CN107872800A - 一种基于软件双因子认证的蓝牙设备ble接入方法 - Google Patents

一种基于软件双因子认证的蓝牙设备ble接入方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，包括蓝牙设备BLE、智能设备、分析处理***APP、蓝牙模块、网络模块和云端服务器。其中智能设备包括蓝牙模块、网络模块和分析处理软件APP；其中蓝牙设备BLE上设有蓝牙模块；云端服务器上设有网络模块；分析处理软件APP是安装在智能设备上的；分析处理软件APP通过蓝牙模块与蓝牙设备BLE的蓝牙模块建立通信连接；分析处理软件APP通过网络模块与云端服务器的网络模块进行信息交互判断。本发明的有益效果是：解决现有相关技术中的因设备接入认证单一，安全性不高，极易被破解的问题，保障了企业和用户的合法权益。

Description

一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法
技术领域
本发明涉及蓝牙无线通信技术应用领域，特别涉及一种基于***APP双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法及***。
背景技术
随着终端产品的智能化程度不断提升，借助移动互联网与智能终端的高度融合的契机，蓝牙设备BLE在智慧工厂、智慧家居、智慧城市得到了广泛使用。
目前，由于蓝牙设备BLE本身不具备互联网能力，且蓝牙设备BLE的接入认证基本是单向通信，不能相互认证，或是单因子认证，安全级别不高，如果出现问题，比如通信被破解，设备被假冒等，不仅侵犯企业的利益，可能会使用企业产生严重的经济损失，还会影响合法用户正常使用***资源。
因此，需要一种可靠、安全的蓝牙设备BLE接入认证方法，而***APP作为移动互联网时代的用户载体，以***APP为中心，使用双因子认证可以有效的解决蓝牙设备BLE接入的身份认证问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，解决现有相关技术中的因设备接入认证单一、固定、安全性不高，极易被破解的问题，保障了企业和用户的合法权益。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，包括蓝牙设备BLE、智能设备、分析处理***APP、蓝牙模块、网络模块和云端服务器。其中智能设备为手机、平板电脑等；其中智能设备包括蓝牙模块、网络模块和分析处理软件APP；其中蓝牙设备BLE包括蓝牙游戏设备、智能蓝牙音箱以及设置有蓝牙设备的电子产品；所述蓝牙设备BLE上设有蓝牙模块；所述云端服务器上设有网络模块；
所述分析处理软件APP是安装在智能设备上的；
所述分析处理软件APP通过蓝牙模块与蓝牙设备BLE的蓝牙模块建立通信连接；
所述分析处理软件APP通过网络模块与云端服务器的网络模块进行信息交互判断。
进一步优化，IOS平台不能通过连接上的蓝牙设备BLE直接获取蓝牙设备BLE的物理地址MAC，分析处理软件APP为了提高兼容性，在约定的协议中增加一条读取蓝牙设备BLE物理地址MAC的指令；另自定义与产品有关的基本信息，所述基本信息有产品型号，客户名称，安全KEY的版本号。
进一步优化，蓝牙设备BLE在读取物理地址MAC的时候，存在区间，分析处理软件APP根据读到的蓝牙设备BLE物理地址MAC的地址判断，物理地址MAC是否在这个区间：[MAC（min）, MAC（max）];蓝牙设备BLE的物理地址MAC以一个基准地址开始，按规则递增或递减，规则为：MAC= MAC(base) + i * M（M为固定值）;另根据客户名称及产品型号做更精准的匹配，只要有一个条件不满足，则断开蓝牙设备BLE连接，并提示用户该设备为非正常设备。
进一步优化，分析处理软件APP根据约定的接口向云端服务器上报蓝牙设备BLE基本信息，云端服务器收到信息后，去数据库中匹配数据，是否有相应的设备生产数据，存在匹配，云端服务器回馈分析处理软件APP基本信息是正确；不存在匹配，云端服务器回馈分析处理软件APP该设备信息是未授权设备， 分析处理软件APP收到云端服务器回馈情况，按基本信息匹配的继续第二特征认证，不存在匹配，界面提示并通知用户该设备为非正常设备。
进一步优化，分析处理软件APP向蓝牙设备BLE发送认证数据的操作可分为多个步骤：
首先，分析处理软件APP根据安全KEY的版本号判断是否发送安全KEY数据，读取到安全KEY的版本号与当前分析处理软件APP定义的安全KEY版本一致，不更新安全KEY；读取到安全KEY的版本号与当前分析处理软件APP定义的安全KEY版本，提示更新安全KEY；
分析处理软件APP按定义数据格式把加密后的安全KEY数据发给蓝牙设备BLE端：
接收到回复后，发送认证数据，认证数据为随机生成的16个字节数据，分析处理软件APP下发认证数据格式如下：
进一步优化，蓝牙设备BLE收到更新认证安全KEY的通知，接收完数据并进行解密，保存解密后的数据；收到认证请求的数据指令后，解析认证请求数据，暂保存数据Data，并根据这些数据进行MD5加密计算：
MD5(“Project” + DeviceName + DeviceMAC + KEY异或Data)
字段说明：
“Project”：项目字段，不同的项目取值不同
DeviceName：蓝牙设备BLE名称
DeviceMAC：蓝牙设备BLE的物理地址；物理地址：只取一个或几个字节，或者倒序；
KEY:加密安全KEY数据
Data:认证数据；数据为分析处理软件APP下发的认证请求数据
蓝牙设备BLE根据各字段数据计算进行MD5加密计算后，回复APP，因回复内容长度固定（需要分两包发），回复格式如下：
进一步优化，分析处理软件APP接收到蓝牙设备BLE端的认证请求回复后，把认证请求回复的数据与分析处理软件APP自身用同样的计算方法得出来的数据相比较，若相同，则设备可信，若是不一样，则表示设备非正常接入，断开蓝牙设备BLE连接。
进一步优化，分析处理软件APP通过第一、二特征值的比较，数据都一致的情况下，直接进入用户使用，不影响任何操作；若是两个特征值有一个不满足，说明设备是非常正常接入，断开分析处理软件APP与蓝牙设备BLE的连接，禁止用户使用分析处理软件APP平台资源提示用户：请使用正版设备。
进一步优化，一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法的工作步骤：
a、智能设备的分析处理软件APP与蓝牙设备BLE建立蓝牙连接；
b、智能设备的分析处理软件APP获取蓝牙设备BLE的基本信息，如名称、MAC地址；
c、智能设备的分析处理软件APP基本信息合法判断；
d、智能设备的分析处理软件APP与云端服务器交互进行第一特征合法性判断；
e、智能设备的分析处理软件APP向蓝牙设备BLE发送认证数据；
f、蓝牙设备BLE处理认证数据并回复分析处理软件APP；
h、智能设备的分析处理软件APP对第二特征值确认；
i、智能设备的分析处理软件APP显示认证结果，并提示用户。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
相对于现有的技术方案，提供一种基于***APP双因子认证的蓝牙蓝牙设备BLE接入方法及***，解决现有相关技术中的因设备接入认证单一，安全性不高，极易被破解的问题，保障了企业和用户的合法权益。
附图说明
图1是一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法工作模块图
图2是一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法工作流程图
具体实施方式
下面结合附图1至附图2和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
如附图1至附图2所示，一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，包括蓝牙设备BLE、智能设备、分析处理***APP、蓝牙模块、网络模块和云端服务器。其中智能设备为手机、平板电脑等；其中智能设备包括蓝牙模块、网络模块和分析处理软件APP；其中蓝牙设备BLE包括蓝牙游戏设备、智能蓝牙音箱以及设置有蓝牙设备的电子产品；所述蓝牙设备BLE上设有蓝牙模块；云端服务器上设有网络模块；分析处理软件APP是安装在智能设备上的；分析处理软件APP通过蓝牙模块与蓝牙设备BLE的蓝牙模块建立通信连接；分析处理软件APP通过网络模块与云端服务器的网络模块进行信息交互判断。
一种基于***APP双因子认证的蓝牙蓝牙设备BLE接入方法及***的工作步骤：
a、智能设备的分析处理软件APP与蓝牙设备BLE建立蓝牙连接；
b、智能设备的分析处理软件APP获取蓝牙设备BLE的基本信息，如名称、MAC地址；
c、智能设备的分析处理软件APP基本信息合法判断；
d、智能设备的分析处理软件APP与云端服务器交互进行第一特征合法性判断；
e、智能设备的分析处理软件APP向蓝牙设备BLE发送认证数据；
f、蓝牙设备BLE处理认证数据并回复分析处理软件APP；
h、智能设备的分析处理软件APP对第二特征值确认；
i、智能设备的分析处理软件APP显示认证结果，并提示用户。
在本发明实施例中:
S101 智能设备的数据分析处理软件APP搜索蓝牙设备BLE的蓝牙模块，并进行连接；
在本发明实施例中，所述蓝牙设备BLE可以为蓝牙游戏设备、智能蓝牙音箱等，通过智能设备的数据分析处理软件APP打开蓝牙，搜索蓝牙设备BLE，自动过滤UUID及蓝牙名称并建立蓝牙模块连接，实现数据分析处理软件APP与蓝牙设备BLE的数据交互。
S102 智能设备的数据分析处理软件APP 获取蓝牙设备BLE的基本信息；
IOS平台不能通过连接上的蓝牙设备BLE直接获取蓝牙设备BLE的物理地址MAC的地址，数据分析处理软件APP为了提高兼容性，在约定的协议中增加一条读取蓝牙设备BLE物理地址MAC的指令；还自定义一些与产品有关的基本信息，如产品型号，客户名称，安全KEY的版本号等。
S103智能设备的数据分析处理软件APP 基本信息合法判断；
数据分析处理软件APP读取到基本信息，进行做基本信息比较：
蓝牙设备BLE在烧录物理地址MAC的时候，会有个区间，数据分析处理软件APP根据读到的蓝牙设备BLE物理地址MAC的地址判断是否在这个区间：[MAC（min）, MAC（max）];
蓝牙设备BLE的物理地址MAC以一个基准地址开始，按规则递增或递减，规则为MAC=MAC(base) + i * M（M为固定值）;
另根据客户名称及产品型号做更精准的匹配，只要有一个条件不满足，则断开蓝牙模块连接，并提示用户该设备为非正常设备。
S104 智能设备的数据分析处理软件APP与云端服务器交互进行第一特征合法性判断；
分析处理软件APP根据约定的接口向云端服务器上报蓝牙设备BLE基本信息，云端服务器收到信息后，去数据库中匹配数据，是否有相应的设备生产数据，存在匹配，云端服务器回馈分析处理软件APP基本信息是正确；不存在匹配，云端服务器回馈分析处理软件APP该设备信息是未授权设备， 分析处理软件APP收到云端服务器回馈情况，按基本信息匹配的继续第二特征认证，不存在匹配，界面提示并通知用户该设备为非正常设备。
S105 智能设备的数据分析处理软件APP向BLE设备发送认证数据；
分析处理软件APP向蓝牙设备BLE发送认证数据的操作可分为多个步骤：
首先，分析处理软件APP根据安全KEY的版本号判断是否发送安全KEY数据，读取到安全KEY的版本号与当前分析处理软件APP定义的安全KEY版本一致，不更新安全KEY；读取到安全KEY的版本号与当前分析处理软件APP定义的安全KEY版本，提示更新安全KEY；
分析处理软件APP按定义数据格式把加密后的安全KEY数据发给蓝牙设备BLE端：
接收到回复后，发送认证数据，认证数据为随机生成的16个字节数据，分析处理软件APP下发认证数据格式如下：
S106 BLE设备处理认证数据并回复数据分析处理软件APP；
蓝牙设备BLE收到更新认证安全KEY的通知，接收完数据并进行解密，保存解密后的数据；收到认证请求的数据指令后，解析认证请求数据，暂保存数据Data，并根据这些数据进行MD5加密计算：
MD5(“Project” + DeviceName + DeviceMAC + KEY异或Data)
字段说明：
“Project”：项目字段，不同的项目取值不同
DeviceName：蓝牙设备BLE名称
DeviceMAC：蓝牙设备BLE的物理地址；物理地址：只取一个或几个字节，或者倒序；
KEY:加密安全KEY数据
Data:认证数据；数据为分析处理软件APP下发的认证请求数据
蓝牙设备BLE根据各字段数据计算进行MD5加密计算后，回复APP，因回复内容长度固定（需要分两包发），回复格式如下：
进一步优化，分析处理软件APP接收到蓝牙设备BLE端的认证请求回复后，把认证请求回复的数据与分析处理软件APP自身用同样的计算方法得出来的数据相比较，若相同，则设备可信，若是不一样，则表示设备非正常接入，断开蓝牙设备BLE连接。
S107 智能设备的数据分析处理软件APP对第二特征值确认；
分析处理软件APP接收到蓝牙设备BLE端的认证请求回复后，把认证请求回复的数据与分析处理软件APP自身用同样的计算方法得出来的数据相比较，若相同，则设备可信，若是不一样，则表示设备非正常接入，断开蓝牙设备BLE连接。
S108 智能设备的数据分析处理软件APP显示认证结果，并提示用户；
分析处理软件APP通过第一、二特征值的比较，数据都一致的情况下，直接进入用户使用，不影响任何操作；若是两个特征值有一个不满足，说明设备是非常正常接入，断开分析处理软件APP与蓝牙设备BLE的连接，禁止用户使用分析处理软件APP平台资源提示用户：请使用正版设备。
由技术常识可知，本技术方案可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (9)

1.一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，包括蓝牙设备BLE、智能设备、分析处理***APP、蓝牙模块、网络模块和云端服务器；其中智能设备为手机、平板电脑等；其中智能设备包括蓝牙模块、网络模块和分析处理软件APP；其中蓝牙设备BLE包括蓝牙游戏设备、智能蓝牙音箱以及设置有蓝牙设备的电子产品；其特征在于：所述蓝牙设备BLE上设有蓝牙模块；所述云端服务器上设有网络模块；所述分析处理软件APP是安装在智能设备上的；所述分析处理软件APP通过蓝牙模块与蓝牙设备BLE的蓝牙模块建立通信连接；所述分析处理软件APP通过网络模块与云端服务器的网络模块进行信息交互判断。
2.根据权利要求1所述的一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，其特征在于：一种基于软件APP双因子认证的蓝牙蓝牙设备BLE接入方法及***的工作步骤：
a、智能设备的分析处理软件APP与蓝牙设备BLE建立蓝牙连接；
b、智能设备的分析处理软件APP获取蓝牙设备BLE的基本信息，如名称、MAC地址；
c、智能设备的分析处理软件APP基本信息合法判断；
d、智能设备的分析处理软件APP与云端服务器交互进行第一特征合法性判断；
e、智能设备的分析处理软件APP向蓝牙设备BLE发送认证数据；
f、蓝牙设备BLE处理认证数据并回复分析处理软件APP；
h、智能设备的分析处理软件APP对第二特征值确认；
i、智能设备的分析处理软件APP显示认证结果，并提示用户。
3.根据权利要求2所述的一种基于***APP双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法及***，其特征在于：IOS平台不能通过连接上的蓝牙设备BLE直接获取蓝牙设备BLE的物理地址MAC，分析处理软件APP为了提高兼容性，在约定的协议中增加一条读取蓝牙设备BLE物理地址MAC的指令；另自定义与产品有关的基本信息，所述基本信息有产品型号，客户名称，安全KEY的版本号。
4.根据权利要求2所述的一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，其特征在于：蓝牙设备BLE在读取物理地址MAC的时候，存在区间，分析处理软件APP根据读到的蓝牙设备BLE物理地址MAC的地址判断，物理地址MAC是否在这个区间：[MAC（min）, MAC（max）];蓝牙设备BLE的物理地址MAC以一个基准地址开始，按规则递增或递减，规则为：MAC= MAC(base) + i * M（M为固定值）;另根据客户名称及产品型号做更精准的匹配，只要有一个条件不满足，则断开蓝牙设备BLE连接，并提示用户该设备为非正常设备。
5.根据权利要求2所述的一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，其特征在于：分析处理软件APP根据约定的接口向云端服务器上报蓝牙设备BLE基本信息，云端服务器收到信息后，去数据库中匹配数据，是否有相应的设备生产数据，存在匹配，云端服务器回馈分析处理软件APP基本信息是正确；不存在匹配，云端服务器回馈分析处理软件APP该设备信息是未授权设备， 分析处理软件APP收到云端服务器回馈情况，按基本信息匹配的继续第二特征认证，不存在匹配，界面提示并通知用户该设备为非正常设备。
6.根据权利要求2所述的一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，其特征在于：分析处理软件APP向蓝牙设备BLE发送认证数据的操作可分为多个步骤：
首先，分析处理软件APP根据安全KEY的版本号判断是否发送安全KEY数据，读取到安全KEY的版本号与当前分析处理软件APP定义的安全KEY版本一致，不更新安全KEY；读取到安全KEY的版本号与当前分析处理软件APP定义的安全KEY版本，提示更新安全KEY；
分析处理软件APP按定义数据格式把加密后的安全KEY数据发给蓝牙设备BLE端：
接收到回复后，发送认证数据，认证数据为随机生成的16个字节数据，分析处理软件APP下发认证数据格式如下：
。
7.根据权利要求2所述的一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，其特征在于：蓝牙设备BLE收到更新认证安全KEY的通知，接收完数据并进行解密，保存解密后的数据；收到认证请求的数据指令后，解析认证请求数据，暂保存数据Data，并根据这些数据进行MD5加密计算：
MD5(“Project” + DeviceName + DeviceMAC + KEY异或Data)
字段说明：
“Project”：项目字段，不同的项目取值不同
DeviceName：蓝牙设备BLE名称
DeviceMAC：蓝牙设备BLE的物理地址；物理地址：只取一个或几个字节，或者倒序；
KEY:加密安全KEY数据
Data:认证数据；数据为分析处理软件APP下发的认证请求数据
蓝牙设备BLE根据各字段数据计算进行MD5加密计算后，回复APP，因回复内容长度固定（需要分两包发），回复格式如下：
。
8.根据权利要求2所述的一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，其特征在于：分析处理软件APP接收到蓝牙设备BLE端的认证请求回复后，把认证请求回复的数据与分析处理软件APP自身用同样的计算方法得出来的数据相比较，若相同，则设备可信，若是不一样，则表示设备非正常接入，断开蓝牙设备BLE连接。
9.根据权利要求2所述的一种基于软件双因子认证的蓝牙设备BLE接入方法，其特征在于：分析处理软件APP通过第一、二特征值的比较，数据都一致的情况下，直接进入用户使用，不影响任何操作；若是两个特征值有一个不满足，说明设备是非常正常接入，断开分析处理软件APP与蓝牙设备BLE的连接，禁止用户使用分析处理软件APP平台资源提示用户：请使用正版设备。
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