基于树莓派的蓝牙协议抓包

10x00前言

前段时间尝试用虚拟机安装Ubuntu系统和一款软硬件开源的蓝牙抓包器Ubertooth One来搭建蓝牙嗅探环境，从官方推荐的Ubuntu16.04版本一直测试到22.04版本，看似简单的蓝牙环境嗅探，搭建过程却遇到各种问题，如各版本报错不一致，插件安装失败，ubertooth固件问题等，查阅了很多材料，尝试了很久都没有成功，想到手头还有个树莓派，考虑到会有wireshark等界面交互连接了个3.5寸屏幕。

树莓派环境境说明

树莓派型号：树莓派4B

操作系统：Raspberry Pi OS  2023-05-03-raspios-bullseye/ Debian GNU/Linux 11 (bullseye)


Ubertooth固件版本：ubertooth 2018-12-R1(更新固件后ubertooth 2020-12-R1)

ubertooth tools 版本：libubertooth 1.1 (2020-12-R1), libbtbb 1.0 (2018-06-R1)

Wireshark版本：Version 3.4.10 (Git v3.4.10 packaged as 3.4.10-0+deb11u1)

树莓派系统安装

树莓派安装过程比较简单，简述一下

1.下载官网刻录软件

官方网站：https://www.raspberrypi.com/software/

2.按需刻录树莓派系统

3.刻录时提前配置开启ssh、wifi

4.将刻录好的储存卡插入到树莓派中

此时就可以ssh连接树莓派，如果有需要屏幕的情况比如wireshark图形界面等，可以连接自带的hdmi线到显示屏上，如果觉得连接显示屏有些麻烦，想用vnc连接远程桌面

VNC连接

终端输入命令sudo raspi-config，会弹出一个界面 选择Interface Options -> VNC-> enable -> YES即可开启vnc

调整临时分辨率

但默认连接vnc分辨率会比较小，无法看清屏幕内容 可以通过终端输入以下命令临时调整vnc分辨率，下次重启后失效

vncserver -geometry 1920x1080

vnc连接是地址后加:1选择通道1,例如192.168.1.1:1即可连接，但192.168.1.1仍可正常连接vnc

20x01蓝牙协议简介

蓝牙低能耗（Bluetooth Low Energy，或称Bluetooth LE、BLE，旧商标Bluetooth Smart）也称低功耗蓝牙，是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术，旨在用于医疗保健、运动健身、信标、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。相较经典蓝牙，低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。

传统蓝牙和低功耗蓝牙对比:

低功耗蓝牙(Low Energy; LE)，又视为Bluetooth Smart或蓝牙核心规格4.0版本。其特点具备节能、便于采用，是蓝牙技术专为物联网(Internet of Things; IOT)开发的技术版本。

BLE主打功能是快速搜索，快速连接，超低功耗保持连接和传输数据，弱点是数据传输速率低，由于BLE的低功耗特点，因此普遍用于穿戴设备。

BLE优点

1.高可靠性

对于无线通信而言，由于电磁波在传输过程中容易受很多因素的干扰，例如，障碍物的阻挡、天气状况等，因此，无线通信系统在数据传输过程中具有内在的不可靠性。蓝牙技术联盟 SIG 在指定蓝牙 4.0 规范时已经考虑到了这种数据传输过程中的内在的不确定性，在射频，基带协议，链路管理协议中采用可靠性措施，包括：差错检测和矫正，进行数据编解码，数据降噪等，极大地提高了蓝牙无线数据传输的可靠性，另外，使用自适应调频技术，能最大程度地减少和其他 2.4G 无线电波的串扰。

2.低成本、低功耗

低功耗蓝牙支持两种部署方式：双模式和单模式，一般智能机上采用双模式，外设一般采用 BLE 单模。

低功耗设计：蓝牙 4.0 版本强化了蓝牙在数据传输上的低功耗性能，功耗较传统蓝牙降低了 90%。

传统蓝牙设备的待机耗电量一直是其缺陷之一，这与传统蓝牙技术采用16至32个频道进行广播有很大关系，而低功耗蓝牙仅适用 3个广播通道，且每次广播时射频的开启时间也有传统的 22.5ms 减少到 0.6~1.2ms，这两个协议规范的改变，大幅降低了因为广播数据导致的待机功耗。

低功耗蓝牙设计用深度睡眠状态来替换传统蓝牙的空闲状态，在深度睡眠状态下，主机 Host 长时间处于超低的负载循环 Duty Cycle 状态，只在需要运作时由控制器来启动，由于主机较控制器消耗的能源更多，因此这样的设计也节省了更多的能源。

3.快速启动/瞬间连接

此前蓝牙版本的启动速度非常缓慢，2.1 版本的蓝牙启动连接需要 6s 时间，而蓝牙4.0版本仅需要3ms 即可完成。

4.传输距离增强

传统蓝牙传输距离一般为2-10米，而蓝牙4.0的有效传输距离可以达到 60~100米，传输距离大大提高，极好的开拓了蓝牙技术的应用前景。

30x02环境安装

测试发现自带源速度还是挺快的，这里就不用换源了

1、安装依赖

可以通过 sudo passwd root 重置下root密码后再执行sudo

sudo apt-get install cmake libusb-1.0-0-dev make gcc g++ libbluetooth-dev \
pkg-config libpcap-dev python-numpy python-pyside python-qt4

2、安装libbtbb

wget https://github.com/greatscottgadgets/libbtbb/archive/2020-12-R1.tar.gz -O libbtbb-2020-12-R1.tar.gz
tar -xf libbtbb-2020-12-R1.tar.gz
cd libbtbb-2020-12-R1
mkdir build
cd build
cmake ..
make
sudo make install
sudo ldconfig

3、安装 Ubertooth  tools

wget https://github.com/greatscottgadgets/ubertooth/releases/download/2020-12-R1/ubertooth-2020-12-R1.tar.xz
tar -xf ubertooth-2020-12-R1.tar.xz
cd ubertooth-2020-12-R1/host
mkdir build
cd build
cmake ..
make
sudo make install
sudo ldconfig

4、安装wireshark及ubertooth插件：

sudo apt-get install wireshark wireshark-dev libwireshark-dev cmake
cd libbtbb-2020-12-R1/wireshark/plugins/btb
mkdir build
cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_LIBDIR=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/wireshark/plugins/ ..
make
sudo make install

5、安装wireshark蓝牙插件

sudo apt-get install wireshark wireshark-dev libwireshark-dev cmake
cd libbtbb-2020-12-R1/wireshark/plugins/btbredr
mkdir build
cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_LIBDIR=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/wireshark/plugins/ ..
make
sudo make install

添加wireshark权限

sudo groupadd wireshark
sudo chgrp wireshark /usr/bin/dumpcap
sudo chmod 4755 /usr/bin/dumpcap
sudo gpasswd -a 你的用户名 wireshark

0x03刷新固件

安装好上述环境之后，如果你的Ubertooth one是之前买的，是需要更新一下固件版本:

查看一下当前固件版本：ubertooth-util -v

如果不是最新版本固件可以进入到之前下载的ubertooth-2020-12-R1文件夹下，找到 bluetooth_rxtx.dfu文件

cd ubertooth-2020-12-R1/ubertooth-one-firmware-bin/
ubertooth-dfu -d bluetooth_rxtx.dfu -r

运行刷新固件命令，设备将自动进入DFU模式并刷新固件。

如果上诉操作没有成功，可以尝试将图中设备短接一下再进行固件刷新命令

固件更新完成后可以再次通过ubertooth-util -v查看固件版本，查看是否已更新固件成功。

tips

如果最后出现control message unsupported，则意味着更新固件失败。可以通过运行ubertooth-util -r  或重新拔插Ubertooth后再进行固件更新。

40x04 开始嗅探

使用ubertooth-btle进行扫描

在Wireshark中捕获BLE数据

1.终端运行命令：mkfifo /tmp/pipe创建管道文件

2.打开 Wireshark,单击捕获（Capture ）->选项（Options） 点击窗口右侧的管理接口（Manage Interfaces）按钮在管道（Pipe）文本框中，键入“ /tmp/pipe”，单击OK保存后 点击“开始”，完成后在终端中，运行ubertooth-btle：

ubertooth-btle -f -c /tmp/pipe

在 Wireshark 窗口中，可以看到数据包滚动。

可以使用ubertooth-btle -f -c test.pcap抓包并保存到本地直接导入wireshark可能会显示不正常，需要对wireshark进行一些配置

1.单击编辑（Edit）->首选项（Preferences）

2.单击协议（Protocols）-> DLT_USER

3.单击编辑,点击加号（+），在DLT下，选择“用户0（DLT = 147），在有效载荷协议下，输入：btle

配置完成后，直接在wireshark中打开即可

使用hcitool进行扫描

常用命令hcitool scan :扫描附近蓝牙设备hcitool lescan :扫描附近低功耗蓝牙设备

使用bluetoothctl进行扫描

# bluetoothctl 
# scan on 

50x6参考链接

https://www.cnblogs.com/HacTF/p/7772955.html https://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth_Low_Energy https://www.fujieace.com/hacker/ubertooth-one.html http://j2abro.blogspot.com/2014/06/understanding-bluetooth-advertising.html https://www.cnblogs.com/k1two2/p/5577301.html https://github.com/greatscottgadgets/ubertooth/wiki/Firmware