14、基于 Tamarin 的蓝牙分析揭示两种实用配对混淆攻击

基于 Tamarin 的蓝牙分析揭示两种实用配对混淆攻击

一、引言

蓝牙技术在全球范围内正日益广泛地用于无线数据传输。据蓝牙技术联盟（SIG）统计，2021 年蓝牙设备的出货量达到了 47 亿台。目前主要有三种蓝牙技术：蓝牙基本速率/增强数据速率（BR/EDR）、蓝牙低功耗（BLE）和蓝牙 Mesh（BM），它们都旨在提供通信的机密性、完整性和认证性。

多年来，蓝牙标准中被发现存在许多漏洞，包括使用不当的加密原语、纯协议级别的缺陷以及加密原语的错误实现等。蓝牙通信安全主要依赖于密钥协商步骤，该步骤可通过多种协议和子协议完成，这使得安全分析变得极为复杂。配对混淆攻击就是利用蓝牙中两种密钥协商协议的交互漏洞，当一方使用协议 A，另一方使用协议 B 且双方未察觉协议不匹配时，攻击者可能利用协议 A 的消息破坏协议 B 的安全属性。

形式化协议验证是抽象协议以证明安全属性是否成立的过程。Tamarin 和 ProVerif 是自动执行形式化协议验证的先进工具，已用于验证如 TLS 1.3 和 5G - AKA 等复杂协议。此前虽有使用自动形式化工具对蓝牙密钥协商的协议混淆进行研究，但不够系统，且对加密原语的表示不够准确，导致多数已知攻击未被识别。

本文详细介绍了基于 Tamarin 对 BR/EDR、BLE 和 BM 中所有蓝牙密钥协商协议的全面建模，增强了对影响蓝牙的加密缺陷的表示，系统分析了蓝牙密钥协商中的配对混淆问题。Tamarin 自动识别了先前已发表的攻击，并发现了五种新攻击，其中包括四种新的协议混淆情况。蓝牙 SIG 为其中两种攻击分配了 CVEs，这两种攻击突破了目前已知的针对配对混淆的缓解措施。为验证这些攻击的实用性，还在 BLE 和 BR/EDR 的