藍(lán)牙配對(duì)：配對(duì)特性交換（Pairing Feature Exchange）
藍(lán)牙（Bluetooth?）核心規(guī)格中有三大主要架構(gòu)層：控制器、主機(jī)和應(yīng)用。主機(jī)層中有一個(gè)為配對(duì)和密鑰分配定義方法和協(xié)議的安全管理器模塊、相應(yīng)的安全工具箱、以及定義配對(duì)指令框架形式、框架架構(gòu)和超時(shí)限制的安全管理器協(xié)議。安全管理器采用密鑰分配的方式執(zhí)行無(wú)線電通訊中的身份和加密功能。
配對(duì)以建立密鑰，然后就能用密鑰來(lái)加密鏈路。然后執(zhí)行傳輸特定的（transport specific）密鑰分配來(lái)分享密鑰。密鑰可用來(lái)加密日后的重新連接、驗(yàn)證簽名數(shù)據(jù)、或執(zhí)行隨機(jī)地址解析？偟膩(lái)說(shuō)配對(duì)有三個(gè)階段：
第一階段：配對(duì)特性交換
第二階段（低功耗傳統(tǒng)配對(duì)）：生成短期密鑰（Short Term Key，簡(jiǎn)稱(chēng)STK）
（低功耗安全連結(jié)）：生成長(zhǎng)期密鑰（Long Term Key，簡(jiǎn)稱(chēng)LTK）
第三階段：傳輸特定的密鑰分配
大多數(shù)讀者可能未必了解低功耗傳統(tǒng)配對(duì)和低功耗安全連接。低功耗（Low Energy，簡(jiǎn)稱(chēng)LE）是藍(lán)牙規(guī)格中藍(lán)牙4.0及以上版本的主要特性之一。藍(lán)牙4.2規(guī)格為低功耗物理傳輸添加了安全連接特性，升級(jí)了配對(duì)功能，在藍(lán)牙低功耗物理傳輸中采用美國(guó)聯(lián)邦信息處理（FIPS）許可的算法（AES-CMAC和P-256 橢圓曲線）。為了區(qū)別安全連接與藍(lán)牙4.0和4.1規(guī)格中定義的低功耗配對(duì)，我們將后者成為低功耗傳統(tǒng)配對(duì)。圖1是傳統(tǒng)配對(duì)和安全連接都適用的配對(duì)流程圖。
圖1：配對(duì)流程圖
在這一篇中，我們主要討論第一階段，即配對(duì)特性交換。配對(duì)就是安全特性的交換，包括輸入/輸出（IO）功能、對(duì)于中間人保護(hù)的要求等。兩臺(tái)設(shè)備間配對(duì)信息的交換是通過(guò)配對(duì)請(qǐng)求（PairingRequest）和配對(duì)響應(yīng)（PairingResponse）數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)的。這兩種信息的內(nèi)容請(qǐng)參考表1：配對(duì)請(qǐng)求/響應(yīng)。
表1 配對(duì)請(qǐng)求/響應(yīng)
“代碼”
IO 功能
IO 即為輸入/輸出，IO功能結(jié)合在一起可生成這一字段的值。
對(duì)于輸入功能來(lái)說(shuō)，可能為“無(wú)輸入”、“是/否”或“鍵盤(pán)”，詳情如下：
對(duì)于輸出功能來(lái)說(shuō)，可能為“無(wú)輸出”或“數(shù)字輸出”，詳情如下：
將輸入輸出功能結(jié)合在一起之后，就有了以下矩陣，定義了藍(lán)牙設(shè)備應(yīng)有的IO功能。
1 沒(méi)有配對(duì)算法可以使用“是/否”的輸入和“無(wú)輸出”，因此其IO功能結(jié)果為“NoInputNoOutput”。
從以上矩陣中能大致了解相應(yīng)的IO功能，并從下表中選擇合適的值，置入配對(duì)請(qǐng)求/響應(yīng)數(shù)據(jù)包。
OOBDF（OOBData Flag）
OOB即 Out-of-Band的縮寫(xiě)，意為“帶外”，采用外部通信方法交換一些配對(duì)過(guò)程中使用的信息。OOB媒體可能是任何一種能夠傳輸相應(yīng)信息的其他無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，如NFC或二維碼。
BF（Bonding Flags）
綁定（Bonding）是配對(duì)發(fā)生之后的長(zhǎng)期密鑰交換，并將這些密鑰儲(chǔ)存起來(lái)以供日后使用——即在設(shè)備間創(chuàng)建永久的安全連結(jié)。配對(duì)機(jī)制是綁定的前提。
“MITM”
MITM是“Man-In-The-Middle（中間人）”。這一字段是1比特位的標(biāo)識(shí)，如果設(shè)備需要MITM保護(hù)，則設(shè)置為1。本文主要著重于配對(duì)特性交換，如果您對(duì)MITM感興趣，請(qǐng)參考藍(lán)牙核心規(guī)范4.2版本第一卷中A部分的5.2.3。
“SC”
SC 字段是1比特位的標(biāo)識(shí)，設(shè)置為1，以請(qǐng)求低功耗安全連接配對(duì)？赡艿呐鋵(duì)機(jī)制結(jié)果是：如果兩臺(tái)設(shè)備均支持低功耗安全連接，則采用低功耗安全連接；否則采用低功耗傳統(tǒng)連接。因此這一標(biāo)識(shí)是決定第二階段配對(duì)方法的一項(xiàng)指標(biāo)。
“KC”
按鍵字段是1比特位的標(biāo)識(shí)，只用于萬(wàn)能鑰匙進(jìn)入?yún)f(xié)議，在其他協(xié)議中可忽略。萬(wàn)能鑰匙進(jìn)入是傳統(tǒng)配對(duì)和安全連接的典型配對(duì)方法。這部分在下一篇博文中會(huì)進(jìn)行討論。
“最大加密密鑰規(guī)！
最大密鑰規(guī)模范圍為7-16個(gè)八位字節(jié)。
“發(fā)起者密鑰分配”& “響應(yīng)者密鑰分配”
這兩個(gè)字段的定義如下，具體在后續(xù)的系列博文中會(huì)展開(kāi)討論。
當(dāng)配對(duì)特性的交換開(kāi)始之后，發(fā)起者和響應(yīng)者會(huì)通過(guò)配對(duì)請(qǐng)求和響應(yīng)來(lái)交換彼此的配對(duì)特性信息。有了這些信息，發(fā)起者和響應(yīng)者就能確認(rèn)對(duì)方的I/O功能（這是傳統(tǒng)配對(duì)和安全連結(jié)的配對(duì)機(jī)制所需的），然后選擇配對(duì)方法——直接運(yùn)行、萬(wàn)能鑰匙進(jìn)入、數(shù)值比較或帶外，然后進(jìn)入第二階段。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-09-05
