藍(lán)牙配對(duì)過(guò)程分析

1.概念

配對(duì)是指“Master和Slave通過(guò)協(xié)商確立用于加（解）密的key的過(guò)程。指的是下圖中的第7部分。

2.配對(duì)方法

Master和Slave有兩種可選的配對(duì)方法：legacy pairing和Secure Connections。從命名上看，前者是過(guò)去的方法，后者是新方法。選擇的依據(jù)是：當(dāng)Master和Slave都支持Secure Connections（新方法）的時(shí)候，則使用Secure Connections。否則，使用legacy pairing。

3.配對(duì)過(guò)程

配對(duì)過(guò)程如圖所示，主要由下面四部分完成：

3.1.Pairing Feature Exchange

用于交換雙方有關(guān)鑒權(quán)的需求（authentication requirements），以及雙方具有怎么的人機(jī)交互能力（IO capabilities）。其中最重要的是IO capabilities exchange。

IO的能力可以歸納為如下的六種：
NoInputNoOutput
DisplayOnly
NoInputNoOutput1
DisplayYesNo
KeyboardOnly
KeyboardDisplay
上述的IO能力決定了后續(xù)的鑒權(quán)方式。

3.2.Public key exchange

兩個(gè)設(shè)備之間交換Public key。 一旦設(shè)備收到對(duì)端設(shè)備的公鑰，它就可以開(kāi)始計(jì)算Diffie Hellman密鑰（DHKey）。耗時(shí)較多，應(yīng)該盡早開(kāi)始，以便用戶(hù)交互可以隱藏計(jì)算時(shí)間。 在步驟8之前不需要DHKey。
當(dāng) Public key的長(zhǎng)度大于DM1包的長(zhǎng)度時(shí)，要使用專(zhuān)門(mén)的PDU來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。

3.3.Authentication

通過(guò)SMP協(xié)議進(jìn)行實(shí)際的配對(duì)操作，根據(jù)階段1 “Feature Exchange”的結(jié)果，有三種鑒權(quán)方法可選：

3.3.1.OOB鑒權(quán)：

如果雙方都支持OOB鑒權(quán)，則選擇該方式（優(yōu)先級(jí)最高）。由配對(duì)的雙方，在配對(duì)過(guò)程之外，額外的交互一些信息，并以這些信息為輸入，進(jìn)行后續(xù)的配對(duì)操作。這些額外信息也稱(chēng)作OOB（out of band），OOB的交互過(guò)程稱(chēng)為OOB protocol。

3.3.2.MITM鑒權(quán)：

（man-in-the-middle）authentication，由兩者方法：
Numeric Comparision方式鑒權(quán)：兩個(gè)設(shè)備自行協(xié)商生成6個(gè)數(shù)字，并顯示出來(lái)（要求兩個(gè)設(shè)備具有顯示能力），用戶(hù)比較后進(jìn)行確認(rèn)（一致，或者不一致，要求設(shè)備有簡(jiǎn)單的yes or no的確認(rèn)能力）。

Passkey Entry，通過(guò)輸入配對(duì)碼的方式鑒權(quán)。

3.3.3.Just Work:

Just Work，不需要用戶(hù)參與，兩個(gè)設(shè)備自行協(xié)商。

3.4.DHKey Checks

一旦設(shè)備完成鑒權(quán)過(guò)程，并且DHKey計(jì)算已完成，則檢查生成的DHKey值。 如果成功，則兩個(gè)設(shè)備都將完成向用戶(hù)顯示關(guān)于該過(guò)程的信息，否則控制器向主機(jī)發(fā)送消息以通知其停止顯示該信息。

當(dāng)配對(duì)過(guò)程完成后，link key就可以從DHKey中計(jì)算得到，并用做后續(xù)交互過(guò)程的輸入（KEY + 明文 => 加密數(shù)據(jù)），通過(guò)HCI_Link_Key_Notification來(lái)通知host。

經(jīng)過(guò)上述過(guò)程后，雙方已經(jīng)產(chǎn)生了加密key，因而可以建立加密的連接。加密連接建立后，可以互相傳送一些私密的信息，例如Encryption Information、Identity Information、Identity Address Information等。