蓝牙解析(part11):BLE SM(5):传统配对(Legacy Pairing):OOB

时间:2022-06-27 15:03:04

本文引自:https://blog.bluetooth.com/bluetooth-pairing-part-5-legacy-pairing-out-of-band


之前章节有介绍了Passkey和Numeric Comparison等配对方法。今天将介绍另外一种方法:OOB。

OOB关联模型适用于使用带外机制来发现设备、以及交换或传送将在配对过程中使用的加密信息等场景

OOB对于开发者来说是一项灵活的选择,能够让他们定义自己的配对机制,因此安全级别取决于带外保护功能


1. 第一阶段:配对特性交换

在“BLE SM (1)”中有讲到类似表1的表格。这是Pairing Request/Response 的框架结构。在该表中,有“OOB Data Flag”字段,长度是1个字节。

*表一:Pairing Request/Response 的框架结构

蓝牙解析(part11):BLE SM(5):传统配对(Legacy Pairing):OOB

关于“OOB Data Flag”的定义,可参考表二:

*表二:OOB Data Flag

蓝牙解析(part11):BLE SM(5):传统配对(Legacy Pairing):OOB

OOB Data Flag”定义了用于指示OOB认证数据是否可用的值。


2. 低功耗传统配对

当两台蓝牙设备都使用低功耗传统配对时,这一过程是很容易理解的。有关传统配对方法选用的详细信息,请查看表三。

我已经在此表中对选用OOB的单元格进行了黄色标注,这样就一目了然:

(1)如果使用OOB进行配对,两台设备必须设置其OOB数据标志;

(2)如果其中一台设备设置了OOB数据标志,而另外一台没有设置,则两台设备都需要检查在表一中的“AuthReq”字段中的

MITM标志。如果其中任何一台设备设置了MITM标志,则可通过IO 能力与配对方法的映射来选择配对方法。有关映射的

详细信息,请参阅蓝牙5和新规格第3卷H部分表2.8。

(3)其他情况,则使用直接连接(Just works)方法配对

*表三:OOB 配对规则速查表

蓝牙解析(part11):BLE SM(5):传统配对(Legacy Pairing):OOB


*图一:OOB配对流程图

蓝牙解析(part11):BLE SM(5):传统配对(Legacy Pairing):OOB


图一中,高亮标注的部分与Passkey章节相同,之后,两台设备的安全管理器SM将:

首先:创建两边的随机值Mrand和Srand。之后,带外机制可用于交换信息,假如设备地址和128位临时密钥(TK)值,以助于设备发现。

  如Passkey章节所讲,TK值是由伪随机数引擎产生的128位随机数,引擎应符合蓝牙核心规范的要求。

(1)通过公式c1计算Mconfirm和Sconfirm,对于任何加密工具箱,均可参阅蓝牙5核心规范第3卷H部分第2.2章节;

(2)交换Mconfirm,Sconfirm和Mrand。

(3)响应设备通过发起设备传送的Mrand值来再次执行Mconfirm的计算,来验证计算出的值和Mconfirn的值是否一致。

1)如果响应设备计算得出的Mconfirm与发起设备传送的Mconfirm值不匹配,则配对过程中止,响应设备会发送原因代码为“确认失败(confirm Value Failed)”的配对失败指令;

2)如果响应设备计算得出的Mconfirm与发起设备传送的Mconfirm值匹配,则响应设备会向发起设备发送Srand

(4)发起设备通过响应设备传送的Srand值来再次执行Sconfirm的计算,来验证计算出的值和Sconfirn的值是否一致。

1)如果发起设备计算得出的Sconfirm与响应设备传送的Sconfirm值不匹配,则配对过程中止,发起设备会发送原因代码为“确认失败(confirm ValueFailed)”的配对失败指令;

2)如果发起设备计算得出的Sconfirm与响应设备传送的Sconfirm值匹配,则发起设备会计算出短期密钥(STK),并通知controller启用加密


3. 总结:OOB的简洁之处

目前,低功耗蓝牙已经成为智能手机和平板电脑的标配,设备间采用蓝牙进行连接的方法多种多样。在这些 方法中,还有一种通过蓝牙连接设备的常用方法就是使用NFC进行一键配对。由于NFC的传输范围非常有限,一些开发者在设备之间借助NFC确保两台设备正确的进行配对。

因此NFC可以为OOB配对提供良好的通信接口。当使用OOB进行配对时,用户的体验略有不同。例如,用户的智能手机和手环两台设备都具有低功耗蓝牙和NFC接口。用户先让两台设备相接触,然后会看到配对选项。如果选择是,这配对成功。

所以这是一种一键式的体验,交换的信息在两台设备中都能使用,是不是超酷?