Bluetooth 与 BLE 攻击

蓝牙无处不在：耳机、门锁、医疗设备、健身追踪器、汽车信息娱乐系统和工业传感器都在使用它。这个品牌涵盖两种截然不同的技术：

• 经典蓝牙（BR/EDR）——吞吐量更高，用于音频和文件传输。
• 低功耗蓝牙（BLE）——功耗较低，由物联网设备、可穿戴设备和智能锁使用。

两者在无线电行为、配对方式和协议栈方面都不同，因此针对其中一种的攻击通常不适用于另一种。BLE 在物联网中占据主导地位，由于经常以不安全的方式部署，它也成为大多数现代评估的重点。

BLE 在 2.4 GHz 频段的40 个信道上运行。其中三个信道（37、38、39）是用于设备发现的广播信道；其余 37 个信道承载已连接的数据。

其核心数据模型是GATT（通用属性配置文件）：

• 服务用于归组相关功能。
• 特征是可以读取、写入或订阅的独立数据点。
• 每个服务和特征都有一个UUID和一个句柄。

枚举 GATT 表可以准确揭示设备对外提供的内容，这是 BLE 评估的核心。

侦察从扫描广播数据包开始，以了解范围内有哪些设备，然后连接设备以枚举 GATT 数据库。

在 Linux 上，BlueZ 协议栈以及 bluetoothctl、hcitool 和 gatttool 等工具可以帮助您扫描并查询设备。在手机上使用nRF Connect则是很好的图形化替代方案。

要观察设备与其应用之间的通信，您需要嗅探空中传输的数据。由于 BLE 会在多个信道之间跳频，嗅探器必须跟随连接。

• 配合 Wireshark 的 nRF52840 加密狗和 nRF 嗅探插件，是标准的低成本捕获工具。
• Ubertooth One可以捕获 BLE 以及部分经典蓝牙流量。
• 请在连接事件期间进行捕获，以捕捉初始握手。

Wireshark 会将捕获的数据包解析为广播数据、连接请求和 GATT 操作，让您准确确定应用读取和写入的内容。

BLE 的安全性取决于绑定时选择的配对方法：

• 直接配对——不进行用户验证；从设计上就容易遭受中间人攻击。在廉价物联网设备中极为常见。
• 密钥输入——使用 6 位数字代码，安全性更高，但实现不当时可以被暴力破解。
• 数字比较——两台设备都会显示一个数字供确认（LE 安全连接）。

旧版配对（4.2 之前）在密码学上较弱，可以从捕获的握手过程中恢复其密钥。LE 安全连接使用 ECDH，是唯一被认为稳健的配对方法。

当设备使用 BLE 旧版配对时，可以对捕获的配对交换过程进行暴力破解，以恢复临时密钥，最终恢复长期密钥。

工具 crackle 可以针对配对事件的 pcap 文件自动完成这一过程。恢复密钥后，就可以解密捕获文件中先前加密的流量。

许多 BLE 设备会信任任何能够连接的设备。枚举出可写特征后，您通常可以在没有身份验证的情况下直接发出命令。

• 未经身份验证的写入——向控制特征发送精心构造的值，可能会解锁智能锁或切换继电器。
• 设备欺骗——克隆外围设备的 MAC 地址和广播信息，以便在目标应用看来冒充该设备。
• GATTacker / Mirage——通过代理 GATT 流量对外围设备实施中间人攻击的框架。

典型的发现项是：智能锁使用固定的明文写入作为解锁命令，任何人都可以重放该命令。

BLE MITM 代理会克隆目标外围设备，让目标应用连接到克隆设备，再将流量中继到真实设备。这样可以暴露完整的通信内容，并允许实时修改。

Mirage 和 GATTacker 等框架会自动克隆广播并桥接两个无线电设备。您可以在传输过程中捕获、修改或重放任何 GATT 操作。

经典蓝牙也有自己的问题历史。值得注意的例子包括 BlueBorne（一组协议栈级远程代码执行漏洞）和 KNOB（蓝牙密钥协商），后者会将加密密钥长度强制降到可以暴力破解的程度。

• 许多耳机和车载套件仍然接受弱密码或默认密码。
• 通过 SDP 进行服务发现可能泄露设备功能和固件线索。
• 旧版协议栈可能尚未针对已知 CVE 漏洞打补丁。

对于经典蓝牙，您的评估重点是协议栈版本、配对强度和已知存在漏洞的固件。

持续发送广播的 BLE 设备会带来隐私和跟踪风险。静态 MAC 地址会让观察者能够跟踪一个人跨越不同地点的行踪。

• MAC 随机化会定期轮换地址以防止跟踪，但许多设备实现不完善，甚至完全没有实现。
• 即使使用了随机 MAC，可识别的广播载荷（固定名称、厂商数据）仍可能让设备被重新识别。
• 远距离定向天线会将实际嗅探距离延伸到远超标称 10 米的范围。

评估跟踪暴露风险是 BLE 隐私审查中合理且重要的一部分。

BLE 评估提出的防御建议通常包括：

• 使用带数字比较的LE 安全连接；对于敏感功能，绝不要采用直接配对。
• 在链路之上应用应用层加密和身份验证，使 MITM 无法重放或伪造命令。
• 为解锁等控制命令实现每会话随机数或滚动码。
• 启用适当的MAC 随机化，并移除可识别的广播数据。
• 及时为蓝牙协议栈打补丁，修复 BlueBorne、KNOB 及类似问题。

反复得到的教训是：当应用信任任何已连接客户端时，仅靠链路层安全并不足够。

测试您对 BLE 配对安全性的理解。

现在，您已经能够端到端地评估蓝牙和 BLE 设备：

• BLE 使用40 个信道，并通过由服务和特征组成的GATT模型提供数据。
• 侦察意味着扫描广播并使用 BlueZ 工具或 nRF Connect 枚举 GATT 数据库。
• 使用 nRF52840 或 Ubertooth 进行嗅探，可以将数据送入 Wireshark 进行协议分析。
• 直接配对和旧版配对都很弱；crackle 可以从捕获的旧版握手中恢复密钥。
• 主动攻击会利用未经身份验证的写入，以及 Mirage 和 GATTacker 等 MITM 代理。
• 防御需要 LE 安全连接，以及应用层身份验证和滚动命令机制。

接下来，您将从已连接协议转向使用 RFID 和 NFC 的非接触式标签。