Vetenskapsmetodik CDT212

Mälardalens Högskola Vetenskapsmetodik CDT212 Av: Hugo Greijer Van Hanna hgr07001@student.mdh.se vha07001@student.mdh.se Lärare: Gordana Dodig Crnkovic

Sammanfattning Rapporten ger en överblick av hur Bluetooth kom till, historien bakom tekniken, och varför den heter Bluetooth, hur det utvecklades när många mjuk och hårdvaruföretag samarbetade och bildade gruppen SIG 1998. Vi har även tagit upp olika klasser av Bluetooth och vad som skiljer mellan varandra och vad (FHSS) Frequency Hopping Spread Spectrum tekniken har för fördelar vid kommunikation på den licensfria 2,45 GHz ISM nätet. Rapporten beskriver olika tekniker som Bluetooth använder för att kommunicera med, till exempel point to point, point to multipoint eller Scatternet. 2

Innehållsförteckning Inledning... 3 Historien... 3 Vad är Bluetooth?... 4 Hur fungerar Bluetooth?... 4 Versioner... 6 Klasser... 6 Namnet... 7 Logotypen... 7 Säkerhet... 7 Attacker... 8 Försvar... 9 Slutsats... 10 Referenser... 10 Inledning Vi fick som uppgift att skriva en teknisk populärvetenskaplig rapport som ett delmoment i kursen Vetenskapsmetodik CDT212. Vi valde att skriva om Bluetoothtekniken som används för att utbyta information mellan mobiltelefoner, datorer, skrivare, och andra elektroniska apparater på korta avstånd. Kommunikationen sker trådlöst vilket betyder att inga kablar behövs för att skapa en förbindelse mellan två enheter. Den största fördelen med Bluetooth är att det är en öppen standard, det vill säga vilka företag som helst kan använda tekniken i sina produkter gratis. I denna rapport har vi gått igenom historien om Bluetooth, hur det fungerar, olika versioner, säkerhet med mera. Historien Grunden till Bluetooth startades i ett projekt på Ericsson Mobile Communications i Lund i mitten av 1990 talet. Det var Sven Mattisson och Japp Haartsen som stod bakom projektet. För att projektet skulle utvecklas så bestämde Ericsson sig för att släppa licensen fri vilket medförde att andra företag medverkade i projektet och då bildades 1998 gruppen SIG som står för Special Interest Group. De bolagen som medverkade i projektet var Ericsson, IBM, Toshiba, Nokia och Intel [1]. Efter bildandet av SIG gick utvecklingen framåt eftersom många mjuk och hårdvara företag anslöt sig till gruppen på kort tid. Anledningen till att många företag medverkade i utvecklingen var att medlemskapet var gratis, samt att företagen skulle utveckla sina produkter med Bluetoothtekniken vilket är bra för deras egen produkt utveckling. Medlemskapet behövdes om man skulle använda Bluetoothtekniken i produkterna eftersom SIG måste godkänna det innan produkterna släpps ute på marknaden. SIG har över 12 000 [2] medlemmar idag och äger rättigheterna för Bluetoothlogotypen [3]. Ericsson arbetade med att utveckla tekniken ännu mer så att Bluetooth kunde användas i annan utrustning 3

och inte bara mellan mobiltelefoner. Med hjälp av det nya chipset Mic Link Chip som används i bland annat datorer, kameror, skrivare. Med det nya chipet skulle man också kunna kommunicera med olika enheter till exempel mellan en dator och skrivare. Vad är Bluetooth? Bluetooth är en teknik som används för att kommunicera mellan olika Bluetooth utrustade enheter trådlöst över korta avstånd, alltså inga kablar behövs för att två olika enheter ska kunna byta information mellan varandra. Bluetoothtekniken är strömsnålt vilket ger fördelar för batteridrivna enheter. Bluetooth används i många olika enheter såsom i datorer, mobiltelefoner, accesspunkter, kameror, skrivare, bilstereo, eller andra elektriska produkter. Bluetooth kan byggas in i en enhet eller så finns det i form av USB adaptrar, eller kort som man kan ansluta till en dator eller en annan enhet [4]. Hur fungerar Bluetooth? Enheter som är utrustade med Bluetoothtekniken har ett inbyggt chip som skickar och tar emot signaler från andra Bluetoothenheter. När en enhet upptäcker en annan Bluetoothenhet så skapas det en förbindelse mellan enheterna så länge de är inom den räckvidd som enheterna klarar av. Det behövs inga avancerade konfigurationer för att man ska kunna koppla samman två enheter med varandra, utan anslutningen går snabbt och smidigt till. Det räcker med att den ena enheten upptäcker den andra enheten och då skapas en förbindelse automatiskt mellan enheterna [5], [6]. Bluetooth kan kommunicera på flera olika sätt och bilda ett så kallat piconet. Piconets är små nätverk med en till åtta enheter. Den enklaste förbindelsen är mellan två Bluetoothenheter vilket kallas point to point (P2P) där ena enheten fungerar som master och den andra som slave, ett exempel på det är kommunikation mellan två mobiltelefoner, se figur A. Alternativt så kan man använda flera enheter samtidigt där man har en master och flera slaves, detta kallas point to multipoint, se figur B. I detta fall blir signalen svagare eftersom alla enheter delar på samma bandbredd. Den sista varianten kallas för Scatternet som innebär att man har flera piconet och utifrån detta vill skapa ett större nätverk. För att åstadkomma detta måste det finnas minst två master och flera slaves, där en slave fungerar som master och blir en accesspunkt mellan olika piconet, se figur C [7]. Figur A: Point to Point [7] Figur B: Point to multipoint [7] 4

Figur C: Scatternet [7] Bluetooth använder sig av FHSS tekniken (Frequency Hopping Spread Spectrum) som delar upp det licensfria 2,45 GHz ISM bandet i 79 kanaler som den hoppar mellan ca 1600 gånger per sekund vilket gör att det blir mindre störningar från andra trådlösa enheter som körs på samma band. [18] Bluetooth modes Det finns tre olika lägen som Bluetooth kan befinna sig i.[11] Discoverable mode I detta läge så är Bluetoothenheten synlig för andra enheter och är redo för kommunikation. För att man ska kunna kommunicera med en Bluetoothenhet så måste man först söka efter enheten. När man väl har hittat en annan enhet så kan en förbindelse mellan enheterna skapas. Denna process behöver man bara köra första gången man kommunicerar med en enhet därefter behöver man inte göra om processen eftersom enheterna redan känner till varandra och det finns en länk dem i mellan. Connectable I detta läge är enheten ansluten eller redo för anslutningen. Non discoverable mode I detta läge kan man inte se enheten eftersom den inte annonserar ut att den finns. Men känner den andra enheten till adressen till enheten så kommer den ändå att svara. 5

Versioner Olika versioner av Bluetooth har släppts sedan SIG gruppen startades 1998 [8]. Bluetooth 1.0 och 1.0B Första versionen av Bluetooth kom ut i början av 1998 talet. Många problem uppstod i denna version. Det största problemet var att para ihop två olika enheter och skapa en förbindelse mellan de. Bluetooth 1.1 En förbättrad version av Bluetooth, många av problemen var lösta som fanns i de tidigare versionerna samt stöd för icke krypterade kanaler. Bluetooth 1.2 Denna version var kompatibel med version 1.1, snabbare anslutning, mindre störningar från radiofrekvenser, snabbare dataöverföring. Bluetooth 2.0 EDR (Enhanced Data Rate) Kompatibel med tidigare Bluetoothversioner, många förbättringar gjordes i denna version, bland annat kunde man ansluta till flera enheter samtidigt, överföringshastigheten ökades till 3 Mbit/s alltså tre gånger snabbare än de tidigare Bluetoothversioner, lägre energi förbrukning, bättre ljud kvalité. Bluetooth 2.1 EDR (Enhanced Data Rate) Kompatibel med versionerna 1.1 och 1.2. Snabbare överföringshastighet, ännu lägre energi förbrukning, lättare att para ihop olika Bluetoothenheter, och säker anslutning då enheterna använder krypteringsnyckel. Bluetooth 3.0 HS (High Speed) I teorin så kan Bluetooth 3.0 HS komma upp i en överföringshatighet av 24Mbit/s. Versionen använder sig av IEEE 802.11 standarden [24] för att öka överföringshastigheten, snabbare information utbyte mellan olika enheter, snabb synkronisering av olika data typer mellan olika enheter. Bluetoothlänken används för förhandling och etableringen av uppkopplingen och sedan används en gemensam WiFi länk [25] för överföringen av data. Klasser Bluetooth är indelad i tre olika klasser. Tabellen nedan visar information om olika klasser och vad som skiljer mellan de. 6

Klass Effekt Räckvidd Enhet Klass 1 1 100 mw Ungefär 100 meter Klass 2 0,25 2,5 mw Ungefär 10 meter Klass 3 1 mw Ungefär 5 meter Enheter som körs med strömadapter t.ex. Routrar, bevakningskameror Batteridrivna enheter t.ex. mobiltelefoner, MP3 spelare, Kamera Batteridrivna enheter t.ex. Bluetooth adapter Tabell 1, Bluetooth klasser[9] Namnet Standaren har fått sitt namn efter Harald Gormsson Blåtand som var kung av Danmark ca 940 986. Enligt Jellingstenens runinskrift så var Blåtand Den Harald som vann Danmark alla och Norge och gjorde danerna kristna. Han förenade de danska stammarna under en krona. [22][23] Logotypen Logotypen kommer från ihopslagningen av de yngre futharkiska runorna för bokstäverna H (Hagallrunan) och B (Bjarkenrunan) efter Harald Blåtand[10]. Figur D: Hagall + Bjarken = Bluetooth Säkerhet De olika versionerna av Bluetoothspecifikationen definierar fyra olika säkerhetslägen[11]. Alla versioner har support för delar av dem men inte alla lägena. En Bluetoothenhet måste befinna sig i någon av dessa lägen. Säkerhetsläge 1 Detta läge saknar säkerhet. Funktionerna för autentisering och kryptering förbigås vilket gör att enheten kommer att acceptera alla inkommande förfrågningar om uppkoppling. Detta läge finns bara med i version 2.0 EDR och tidigare versioner. 7

Säkerhetsläge 2 Säkerhetsfunktionerna aktiveras efter att länken har upprättas. Alla Bluetoothenheter har stöd för detta läge, men version 2.1 EDR enheter stödjer det bara i bakåtkompabilitets syfte med version 2.0 EDR och äldre versioner. Säkerhetsläge 3 Säkerhetsfunktionerna aktiveras innan den fysiska länken har upprättats helt. I säkerhetsläge 3 så krävs det autentisering och kryptering för alla uppkopplingar. Autentisering och krypteringsfunktionerna är baserade på separata länknycklar som utbyts efter att ihop parningen har uppstått. Detta läge stöds bara av version 2.0 EDR och tidigare versioner. Säkerhetsläge 4 Detta läge liknar säkerhetsläge 2 i och med att säkerhetsmetoderna initieras efter att länken har upprättats. Säkerhetsläge 4 använder sig av SSP(Secure Simple Pairing) som introducerades i version 2.1 EDR för att göra ihop parningen enklare. SSP använder sig av ECDH(Elliptic Curve Diffie Hellman) för utbytet och skapandet av länknycklar, men enhetsautentisering och krypteringsalgoritmerna är de samma som i version 2.0 EDR och tidigare versioner. Säkerhetsläge 4 är ett krav för kommunikation mellan version 2.1 EDR enheter. Attacker Det finns flera olika kända Bluetoothattacker, här nedan förklarar vi några av dem. BlueJacking BlueJacking[12] är skickandet av oönskade meddelanden via Bluetooth till mobiltelefoner, PDAs (Personal Digital Assistent) eller bärbara datorer. Attacken är i sig ganska ofarlig. Den går till så att person A lägger till en kontakt i sin telefonbok med ett kort meddelande i namnfältet och skickar sedan denna kontakt som ett vcard (elektroniskt visitkort) till någon som har Bluetooth påslaget i närheten som sedan kommer att se meddelandet och eventuellt lägga till denna kontakt i sin telefonbok. BlueSnarfing Genom en Bluesnarfingattack[13] så tar någon sig in i en enhet med Bluetooth påslagen och får tillgång till information på enheten som till exempel telefonboken, kalender, sms, bilder, video eller till och med IMEI nummeret (International Mobile Equipment Identity) som är ett unikt nummer för att identifiera mobiltelefoner. På äldre enheter så kan attacken utföras utan att den utsatte upptäcker något men på nyare enheter krävs pairing innan attackeraren får full åtkomst. Bluebugging Bluebugging[14] utnyttjar en säkerhetslucka i firmware hos äldre Bluetoothenheter för att komma åt enheten och alla dess kommandon. Attackeraren skickar sedan kommandon till offrets enhet för att komma åt information, ringa samtal via offrets telefon, skicka eller läsa meddelanden från telefonen eller avlyssna samtal. Carwhisperer Carwhisperer[15] är ett program som utnyttjar att många tillverkare av Bluetoothkit för bilar använder en standard passkey (t.ex. 0000 eller 1234) för alla enheter som de tillverkar. Programmet kör ett skript som försöker hitta headsets eller hands free enheter, när programmet hittar en enhet så kopplar programmet upp sig mot enheten och via ett annat skript som skickar standard passkeyn. 8

När uppkopplingen är fullbordad så kan attackeraren skicka och ta emot ljud från bilens headset/hands free och även avlyssna samtal mellan passagerare i bilen. Med en modifierad Bluetoothdongel[16] med riktad antenn kan detta göras på över en kilometers avstånd[17]. Figur E: En typsik USB Bluetoothdongel [19] Figur F: Modifierad Bluetoothdongel [20] Denial of Service DoS (Denial of Service) [21] går ut på att förhindra enheten att fungerar som den ska. Detta kan genomföras på flera olika sätt, bland annat genom att skicka större mängder trafik till enheten som den sedan måste svara på. Detta gör att den kommer ha svårt att svara på annan trafik och att batteriet kommer tömmas fortare. Fuzzing attacker Fuzzing attacker[11] består av att man skickar felaktig data till en enhet för att sedan se hur den hanterar detta. När enheten blir slö eller helt slutar svara så vet man att en potentiellt allvarlig svaghet finns i protokollstacken som sedan eventuellt kan utnyttjas. Försvar För att försvåra för ondsinta personer att utföra attacker så bör man stänga av Bluetoothfunktionen när den inte ska användas eller byta tillstånd från discoverable mode. 9

Slutsats Bluetooth är en bra och billig teknik som har kommit långt i utvecklingen. Det är många som är för den här tekniken då man slipper använda kablar för att all kommunikation sker trådlöst. Bluetooth används dagligen av många för många olika ändamål. Tekniken underlättar för många att trådlöst kunna kommunicera med olika enheter eftersom det knappt behövs någon konfigurering. Det finns några nackdelar med Bluetooth bland annat det begränsade avståndet för kommunikation mellan enheter men det sker en ständig utveckling. Referenser [1] Wikipedia, "Bluetooth", Hämtad 05 03 2010 http://sv.wikipedia.org/wiki/bluetooth [2] Bletooth.com, "Membership Overview", Hämtad 05 03 2010 http://www.bluetooth.com/english/sig/pages/membership.aspx [3] Wikipedia, "Bluetooth Special Interest Group", Hämtad 05 03 2010 http://en.wikipedia.org/wiki/bluetooth_special_interest_group [4] EXforsys Inc, "What is Bluetooth Technology", Hämtad 05 03 2010 http://www.exforsys.com/tutorials/wireless/what is bluetooth technology.html [5] GSM Favorites, "How Bluetooth works", Hämtad 05 03 2010 http://www.gsmfavorites.com/documents/bluetooth/works/ [6] Wireless Developer Network, "An Introduction to Bluetooth", Hämtad 05 03 2010 http://www.wirelessdevnet.com/channels/bluetooth/features/bluetooth.html [7] TechRepublic, "Secure your Bluetooth wireless networks and protect your data", Hämtad 05 03 2010 http://articles.techrepublic.com.com/5100 10878_11 6139987.html [8] BlueTomorrow, "Bluetooth Versions", Hämtad 05 03 2010 http://www.bluetomorrow.com/about bluetooth technology/general bluetoothinformation/bluetooth versions.html [9] Wikipedia, "Bluetooth Effektklasser", Hämtad 05 03 2010 http://sv.wikipedia.org/wiki/bluetooth#effektklasser [10] Wikipedia, "Bluetooth Name and logo", Hämtad 05 03 2010 http://en.wikipedia.org/wiki/bluetooth#name_and_logo [11] Karen Scarfone och John Padgette, "Guide to Bluetooth Security Recommendations of the National Institute of Standards and Technology", Hämtad 05 03 2010 http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800 121/SP800 121.pdf [12] Wikipedia, "Bluejacking", Hämtad 05 03 2010 http://en.wikipedia.org/wiki/bluejacking 10

[13] trifinite, "BlueSnarf", Hämtad 05 03 2010 http://trifinite.org/trifinite_stuff_bluesnarf.html [14] trifinite, "BlueBug", Hämtad 05 03 2010 http://trifinite.org/trifinite_stuff_bluebug.html [15] trifinite, "Car Whisperer", Hämtad 05 03 2010 http://trifinite.org/trifinite_stuff_carwhisperer.html [16] Pentest Limited, "Modifying a Bluetooth dongle for an external antenna", Hämtad 05 03 2010 http://www.pentest.co.uk/documents/bt_dongle_mod/bt_dongle_mod.html [17] Wired, "Security Cavities Ail Bluetooth", Hämtad 05 03 2010 http://www.wired.com/politics/security/news/2004/08/64463?currentpage=2 [18] Wikipedia, "Bluetooth Implementation", Hämtad 11 03 2010 http://en.wikipedia.org/wiki/bluetooth#implementation [19] Figur E, Hämtad 11 03 2010 http://en.wikipedia.org/wiki/file:bluetoothusb.jpg [20] Figur F, Hämtad 11 03 2010 http://www.securityfocus.com/foundations/images/thumb_bt2 7.jpg [21] Wikipedia, "Denial of service attack", Hämtad 11 03 2010 http://en.wikipedia.org/wiki/denial of service_attack [22] Wikipedia, "Harald Blåtand", Hämtad 11 03 2010 http://sv.wikipedia.org/wiki/harald_bl%c3%a5tand [23] Nationalencyklopedin, "Harald Blåtand", Hämtad 11 03 2010 http://www.ne.se/lang/harald bl%c3%a5tand [24] Wikipedia, "IEEE 802.11" Hämtad 12 03 2010 http://en.wikipedia.org/wiki/ieee_802.11 [25] Wikipedia, " Wi Fi ", Hämtad 12 03 2010 http://sv.wikipedia.org/wiki/wi Fi 11