区分蓝牙语音和数据链接的制作方法
【专利摘要】提供的技术用于接收使用具有未知加扰种子的已知加扰算法被格式化的被传输的第一分组。从该第一分组头部中提取编码的分组有效载荷。解码该编码的分组有效载荷头部以获得第一加扰的分组有效载荷头部。对于未知种子的每个可能的值，解扰第一加扰的分组有效载荷头部以产生第一组解扰的分组有效载荷头部，以及对于与循环冗余校验相关的初始寄存器值的每个可能的值，执行包括对每个解扰的分组有效载荷头部的多项式除法的循环冗余校验，以使得当多项式除法的结果是零余数时，获得对于第一分组的可能的解扰的有效载荷头部。从可能的解扰的有效载荷头部中获得关于第一分组的信息。
【专利说明】区分蓝牙语音和数据链接
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2011年5月11日提交的申请号为61/484，817的美国临时申请的优先权，其全部内容引入本文作为参考。
【技术领域】
[0003]本公开涉及蓝牙语音和数据链接。
【背景技术】
[0004]无线个人区域网络是在彼此相互靠近的设备之间或个体的人之间提供通信的计
算机网络。无线个人区域网络能够使用许多无线标准(例如，蓝牙(Bluetooth'?)、Z-WaVe
或ZigBee)形成。例如，(Bluetooth? )，下文中的“蓝牙”(“Bluetooth”)，是允许固定
的或移动的设备短距离交换数据的专有开放无线技术标准。蓝牙使用“主”设备和“从”设备，其中一个主设备与高达七个从设备相关联，从而能够形成具有八个有源设备的无线个人区域网络，通常称为微微网(piconet)。高达255个另外的设备可以处于待机或“停驻”状态。蓝牙提供短范围(例如，I到100米或更大)的无线连接，操作于2.4-2.5GHz频带内的未经许可的射频频谱。
[0005]蓝牙传输可能使用与其它通信类型(例如，WiFi?无线传输)重叠的相干扰的频谱。蓝牙通信可以包括具有各种质量的服务和比特率的语音、数据或语音和数据的组合。此夕卜，蓝牙协议中存在已知的安全问题。目前，网络运营商无法识别蓝牙设备分组类型和相关的蓝牙设备的位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是示出了根据本文所述的技术的包括接入点、多个无线设备和被配置来分析所接收的信号中的分组头部的分组分析器的无线网络的示例的框图。
[0007]图2是根据本文所述的技术被分析和解扰的蓝牙分组头部的示例的示图。
[0008]图3是描述根据本文所述的技术可以被用来分析蓝牙分组头部以便恢复未知时钟信号的伪随机频率选择算法的示例的示图。
[0009]图4是示出了根据本文所述的技术被配置来从解扰的蓝牙分组头部中确定分组类型的分组分析器设备的示例的框图。
[0010]图5a-5g描述了根据本文所述的技术的一般地描述用于分析分组头部的处理的示例流程。
具体实施例[0011]臟
[0012]本文提供的技术用于接收所发送的第一分组，第一分组使用具有未知种子的已知加扰算法被格式化，未知种子是从一时间实例的时钟位值(例如，取白32位时钟的预定数目的位)获得的。提取第一分组的编码的分组有效载荷头部。解码编码的分组有效载荷头部以获得第一加扰的分组有效载荷头部。对于未知种子的每个可能的值，解扰第一加扰的分组有效载荷头部以产生第一组解扰的分组有效载荷头部。对于与循环冗余校验相关联的初始寄存器值的每个可能的值，执行包括对每个解扰的分组有效载荷头部的多项式除法的循环冗余校验，以使得当多项式除法产生零余数时，获得第一分组的可能的解扰有效载荷头部。关于第一分组的信息从可能的解扰的效载荷头部获得。
[0013]该信息可以被用来判断分组是与语音流量、数据流量还是语音流量和数据流量的组合相关联。另外，与分组相关的传输时间和该信息可以被用来判断该分组是与采用主从设备关系的无线网络中的主通信设备还是从通信设备相关联。应当注意，通过蓝牙规范操作的设备可以通过主动地参与微微网并发送帧来容易地得到这一信息，但是这一信息对无源设备通常是不可获得的，标准蓝牙实施方式也不能跟踪多个微微网。
[0014]示例实施例
[0015]首先参照图1，示出了无线网络100的示例，包括根据第一无线标准通信的多个无线台站120 (I)-120 (M)和接入点(AP) 110，例如，以形成无线局域网(WLAN)。网络100也具有使用第二无线标准分别与从无线设备135和145(1)-145(2)进行通信的主无线设备130和140。此外，主设备130和从设备135可以形成短范围网络，称为微微网。主设备140和从设备145 (I)-145 (2)也可以形成微微网。第一无线标准和第二无线标准使用的频谱的各部分可能重叠。就此而言，主设备130和从设备135之间的传输形成干扰区域150(1)，导致对AP 110与台站(STA) 120⑴-120 (M)的通信的干扰。同样，主设备140与从设备145 (I)和145(2)之间的传输形成干扰区域150(2)，对台站(STA) 120 (I)和AP 110之间的通信进行干扰。
[0016]网络100包括分组分析器160，被配置来对于根据例如蓝牙标准的第二无线标准从主设备130和140以及从设备135、145(1)和145(2)接收的传输来分析分组头部。根据第二无线标准，这些分组头部使用种子值被加扰。种子值对分组分析器160是未知的，并且为了从分组头部中获得关于分组的信息(例如，与分组相关联的分组类型或分组是从主设备还是从设备发送的)而必须被导出。为了导出种子值并确定分组类型，分组分析器160采用本文称作“分组类型检测处理逻辑”的处理500。简单地说，分组类型检测处理逻辑500基于已知的第二无线标准的操作确定用于对分组头部进行加扰的种子值，并随后使用该种子值对分组头部进行解扰。分组类型检测处理逻辑500 —般结合图2和图4进行描述，并结合图3和图5进行更详细地描述。
[0017]除干扰外，对于蓝牙通信存在已知的安全问题。例如，蓝牙间谍设备可以被植入网络100以从操作于它们各自的微微网中的蓝牙设备中窃取信息，例如，个人联系列表。就此而言，分组分析器160可以中继蓝牙分组类型信息到各接入点，例如，APllO或其它处理设施。随后，接入点能够识别哪些设备是主设备以及哪些设备是从设备。该信息也可以被用于具体定位个体蓝牙设备。例如，一旦蓝牙设备被识别，可以采用地理定位技术来精确定位设备位置。几个AP可以共同采取行动来确定设备的位置，例如，使用所接收的三角测量的信号强度、双曲线定位的到达时间距离、智能天线等。一旦设备被识别和/或定位，网络运营商能够采取恰当的动作来减轻干扰或保护网络免受恶意设备侵扰。[0018]系统100可以采用其它网络元件，例如，路由器、公共交换电话网络连接、服务提供商网关、互联网连接或其它无线AP和分组分析器。分组分析器可以是单独的设备，或者它们可以被耦合到或与AP 110或各种STA 120 (I)-120 (M)中的任何一个进行通信。
[0019]参照图2，示出了被分析和解扰的示例蓝牙分组头部。在200，示出了具有54位1X3纠错编码的加扰的头部的被传输的蓝牙的一部分。1X3纠错编码机制是已知的，以及在210，从54位头部中确定18位加扰的头部。分组类型检测处理逻辑500对18位头部进行解扰以产生18位解扰的头部220，其具有在逻辑传输地址(LT-ADDR)字段后的4位分组类型。4位分组类型提供关于蓝牙分组的所希望信息中的一些。
[0020]下面的表1 示出了示例分组类型代码:
[0021]
【权利要求】
1.一种方法，包括: 接收使用具有未知种子的已知加扰算法而被格式化的第一分组，该未知种子是从一时间实例的时钟位值获得的； 提取所述第一分组的经编码的分组有效载荷头部； 解码所述经编码的分组有效载荷头部以获得第一加扰的分组有效载荷头部； 对于该未知种子的每个可能的值，解扰所述第一加扰的分组有效载荷头部以产生第一组解扰的分组有效载荷头部； 对于与循环冗余校验相关联的初始寄存器值的每个可能值，执行包括对每个所述解扰的分组有效载荷头部进行的多项式除法的所述循环冗余校验，以使得当所述多项式除法的结果是零余数时，获得所述第一分组的可能的解扰的有效载荷头部；以及从所述可能的解扰的有效载荷头部中获得关于所述第一分组的信息。
2.如权利要求1所述的方法，还包括基于所获得的关于所述第一分组的信息，判断所述第一分组是与语音流量还是数据流量相关联。
3.如权利要求1所述的方法，还包括: 基于与所述第一分组相关联的传输时间和所述信息，判断所述第一分组是与采用主从设备关系的无线网络中的主通信设备还是从通信设备相关联；以及 其中当判定所述第一分组与从通信设备相关联时，识别所述从通信设备。
4.如权利要求1所述的方法，还包括: 对于每个所获得的可能的解扰的有效载荷头部，存储用于获得相应的可能的解扰有效载荷头部的相应的可能的种子值； 接收所传输的第二分组并从所述第二分组中获得第二加扰的分组有效载荷头部； 产生表示所述第一分组和所述第二分组的接收之间的时间的时间差； 将所述时间差加到每个所述相应的可能的种子值以产生用于解扰所述第二加扰的分组有效载荷头部的一组可能的种子值；以及 对于所述组中的每个可能的种子值，解扰所述第二加扰的分组有效载荷头部以产生第二组解扰的分组有效载荷头部； 对于与循环冗余校验相关联的初始寄存器值的每个可能值，执行包括对所述第二组中的每个解扰的分组有效载荷头部进行的多项式除法的所述循环冗余校验，以使得当所述多项式除法的结果是零余数时，用于所述第一分组的相应的可能的种子值被进一步确认；以及 其中，当对于所述第二组中的解扰的分组有效载荷头部的所述多项式除法的结果是非零余数时，舍弃所述相应的可能的种子值。
5.如权利要求4所述的方法，还包括: 迭代地处理连续接收的分组，包括: 从每个所述连续接收的分组中获得加扰的分组有效载荷头部； 将所述连续接收的分组的接收之间的时间差加到剩余的可能的种子值上以产生连续组的可能的种子值； 使用相应的连续组的可能的种子值来解扰所述加扰的分组有效载荷头部； 对于与循环冗余校验相关联的初始寄存器值的每个可能值，执行所述循环冗余校验以确认或舍弃可能的种子值；以及 当产生了包括能够通过迭代处理获得的已知最小数目的可能种子值的一组可能种子值时，结束所述迭代处理，并且其中所述已知最小数目是基于所述可能的种子值和所述加扰算法的。
6.如权利要求5所述的方法，其中，当所述最小数目的可能的种子值不产生单个可能的种子值时，还包括: 检测用于传输所述第一分组的第一频率，其中，所述未知种子值和第一未知数据值被用作跳频算法的起始输入以产生用于传输所述第一分组的频率；以及 使用所述最小组中的可能种子值和所述第一未知数据值的所有可能值的组合来确定所述第一未知数据值的一个或多个可能的第一输入值，以使得所述跳频算法产生所述第一频率。
7.如权利要求6所述的方法，其中，当确定一个或多个可能的第一输入值不产生单个可能的第一输入值时，还包括: 迭代地处理连续接收的分组，包括: 检测用于传输后续分组的频率； 对于连续接收的分组之间的时间差，产生相应的时间偏移； 确定与具有所述相应的时间偏移的所述最小组中的可能种子值相结合的所述一个或多个可能的第一输入值中的哪个第一输入值会通过所述跳频算法产生所述第一频率；舍弃不产生正确频率的可能的第一输入值； 舍弃当与任何所述可能的第一 输入值相结合使用时没有产生正确频率的所述最小组中的可能种子值；以及 当通过对连续接收的分组进行的所述迭代处理获得唯一的第一输入值时，结束对连续接收的分组的所述迭代处理。
8.如权利要求7所述的方法，其中，当舍弃所述最小组中的可能种子值未产生单个可能的种子值时，还包括: 迭代地处理所述第一和一个或多个后续接收的分组，包括: 使用每个剩余的可能的种子值、所述唯一的第一输入值以及用作所述跳频算法的转移函数的输入的未知数据值的可能的第二输入值，来执行所述跳频算法； 舍弃不会导致所述转移函数的正确操作的可能种子值；以及 当获得了唯一的可能种子值时，停止对所述第一和一个或多个后续接收的分组的所述迭代处理。
9.如权利要求4所述的方法，还包括: 观察对于所述第一分组的传输时隙持续时间； 从所述第一组解扰的分组有效载荷头部中获得分组类型；以及 将所述传输时隙持续时间匹配到相应的分组类型以获得唯一的分组类型。
10.如权利要求1所述的方法，还包括: 判断所述第一分组是否是从作为潜在网络威胁的设备传输来的；以及当所述第一分组是从作为潜在网络威胁的设备传输来的时，实施网络安全策略以缓解网络威胁。
11.如权利要求1所述的方法，还包括确定传输所述第一分组的设备的地理位置。
12.一种装置，包括: 接收器，被配置来接收多个分组； 控制器，被耦合到所述接收器并被配置来: 通过所述接收器接收多个分组并使用具有未知种子的已知加扰算法进行格式化； 从所述多个分组中的各个分组获得加扰的分组有效载荷头部； 对于所述未知种子的每个可能的值，解扰加扰的分组有效载荷头部以产生解扰的分组有效载荷头部； 对于与循环冗余校验相关联的初始寄存器值的每个可能的值，执行包括对每个所述解扰的分组有效载荷头部进行的多项式除法的所述循环冗余校验，以使得当所述多项式除法的结果是零余数时，获得可能的解扰的有效载荷头部； 舍弃用于解扰分组有效载荷头部而结果不是零余数的所述未知种子的那些值；以及对后续接收的分组重复所述解扰、执行和舍弃处理，直到获得所希望数目的可能种子值为止。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述控制器还被配置来: 分析使用所述所希望数目的可能种子值被解扰的解扰的有效载荷头部；以及当所述解扰的有效载荷头部中的相应一个中的有效载荷类型字段与关于所述分组的已知信息不一致时，舍弃用于解扰分组有效载荷头部的所述未知种子的那些值。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述控制器还被配置来基于包含于相应的解扰的有效载荷头部中的信息，判断所述多`个分组中的一个或多个是与语音流量、数据流量还是语音流量和数据流的组合相关联。
15.如权利要求12所述的装置，其中所述控制器还被配置来基于与所述分组相关联的传输定时和有效载荷头部信息，判断所述分组是与采用主从设备关系的无线网络中的主通信设备还是从通信设备相关联，其中当确定分组与从通信设备相关联时，所述控制器还被配置来识别所述从通信设备。
16.如权利要求12所述的装置，其中所述控制器还被配置来: 将所述后续接收的分组的接收之间的时间差加到剩余的可能种子值上以产生连续组的可能的种子值；以及 使用相应的连续组的可能的种子值来解扰后续接收的加扰的分组有效载荷头部。
17.如权利要求12所述的装置，其中当所述所希望数目的可能的种子值未产生生成关于所述分组的确定性信息的种子值时，所述控制器还被配置来: 检测用于传输分组的频率，其中所述未知种子值和第一未知的数据值被用作跳频算法的起始输入，以产生用于传输所述分组的频率；以及 使用所述所希望数目中的可能种子值和所述第一未知数据值的所有可能值的组合来确定所述第一未知数据值的一个或多个可能的第一输入值，以使得所述跳频算法产生所述频率。
18.如权利要求17所述装置，其中，当所述控制器确定一个或多个可能的第一输入值不产生单个可能的第一输入值时，所述控制器还被配置来迭代地: 检测用于传输后续分组的频率；对于所述后续接收的分组之间的时间差产生相应的时间偏移； 确定与所述最小数目的可能种子值中的具有所述相应的时间偏移的可能种子值相结合的一个或多个可能的第一输入值中的哪个第一输入值会通过所述跳频算法产生后续频率； 舍弃不产生正确频率的可能的第一输入值； 舍弃当与任何所述可能的第一输入值相结合使用时没有产生正确频率的所述最小组中的可能种子值以产生剩余数目的可能的种子值；以及 当获得了唯一的第一输入值时，结束对连续接收的分组的所述迭代处理。
19.如权利要求18所述的装置，其中当所述剩余数目的可能的种子值不会产生单个可能的种子值时，所述控制器还被配置来迭代地: 使用每个剩余的可能的种子值、所述唯一的第一输入值和用作所述跳频算法的转移函数的输入的未知数据值的可能的第二输入值，来执行所述跳频算法； 舍弃不会导致所述转移函数的正确操作的可能种子值；以及 当获得了唯一的可能种子值时，结束对所述第一以及一个或多个后续接收的分组的所述迭代处理。
20.一种或多种存储指令的计算机可读存储介质，当所述指令被处理器执行时，导致所述处理器: 通过所述接收器接收多个分组并使用具有未知种子的已知加扰算法进行格式化； 从所述多个分组中的各个分组获得加扰的分组有效载荷头部； 对于所述未知种子的每个可能的值，解扰加扰的分组有效载荷头部以产生解扰的分组有效载荷头部； 对于与循环冗余校验相关联的初始寄存器值的每个可能的值，执行包括对每个所述解扰的分组有效载荷头部进行的多项式除法的所述循环冗余校验，以使得当所述多项式除法的结果是零余数时，获得可能的解扰的有效载荷头部； 舍弃用于解扰分组有效载荷头部而结果不是零余数的所述未知种子的那些值；以及对后续接收的分组重复所述解扰、执行和舍弃处理，直到获得所希望数目的可能种子值为止。
21.如权利要求20所述的计算机可读存储介质，还包括这样的指令，当所述指令被处理器执行时，导致所述处理器: 分析使用所述所希望数目的可能种子值被解扰的解扰的有效载荷头部；以及当所述解扰的有效载荷头部中的相应一个中的有效载荷类型字段与关于所述分组的已知信息不一致时，舍弃用于解扰分组有效载荷头部的所述未知种子的那些值。
22.如权利要求20所述的计算机可读存储介质，还包括这样的指令，当所述指令被处理器执行时，导致所述处理器基于包含于相应的解扰的有效载荷头部中的信息，判断所述多个分组中的一个或多个是与语音流量、数据流量还是语音流量和数据流的组合相关联。
23.如权利要求20所述的计算机可读存储介质，还包括这样的指令，当所述指令被处理器执行时，导致所述处理器: 将所述后续接收的分组的接收之 间的时间差加到剩余的可能种子值上以产生连续组的可能的种子值；以及使用相应的连续组的可能的种子值来解扰后续接收的加扰的分组有效载荷头部。
24.如权利要求20所述的计算机可读存储介质，还包括这样的指令，当所述指令被处理器执行时，导致所述处理器: 当所述所希望数目的可能的种子值未产生生成关于所述分组的确定性信息的种子值时，检测用于传输分组的频率，其中所述未知种子值和第一未知的数据值被用作跳频算法的起始输入，以产生用于传输所述分组的频率；以及 使用所述所希望数目中的可能种子值和所述第一未知数据值的所有可能值的组合来确定所述第一未知数据值的一个或多个可能的第一输入值，以使得所述跳频算法产生所述频率。
25.如权利要求24所述的计算机可读存储介质，还包括这样的指令，当所述指令被处理器执行时，导致所述处理器迭代地: 当确定一个或多个可能的第一输入值不产生单个可能的第一输入值时，检测用于传输后续分组的频率； 对于所述后续接收的分组之间的时间差产生相应的时间偏移； 确定与所述最小数目的可能种子值中的具有所述相应的时间偏移的可能种子值相结合的一个或多个可能的第一输入值中的哪个第一输入值会通过所述跳频算法产生后续频率； 舍弃不产生正确频率的可能的第一输入值； 舍弃当与任何所述可能的第一输入值相结合使用时没有产生正确频率的所述最小组中的可能种子值以产生剩余数目的`可能的种子值；以及 当获得了唯一的第一输入值时，结束对连续接收的分组的所述迭代处理。
26.如权利要求25所述的计算机可读存储介质，还包括这样的指令，当所述指令被处理器执行时，导致所述处理器迭代地: 当所述剩余数目的可能的种子值不会产生单个可能的种子值时，使用每个剩余的可能的种子值、所述唯一的第一输入值和用作所述跳频算法的转移函数的输入的未知数据值的可能的第二输入值，来执行所述跳频算法； 舍弃不会导致所述转移函数的正确操作的可能种子值；以及 当获得了唯一的可能种子值时，结束对所述第一以及一个或多个后续接收的分组的所述迭代处理。
【文档编号】H04L1/00GK103518341SQ201280022291
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年5月2日 优先权日:2011年5月11日
【发明者】兰加拉詹·格赫拉姆, 大卫·克洛佩尔, 约翰内斯·泰斯法 申请人:思科技术公司