蓝牙配对系列之Out of Band

蓝牙技术联盟 2019-08-10 10449

描述

在之前的蓝牙配对系列博文中，提到了PassKey和Numeric Comparison等配对方法。今天我会介绍另外一种方法，即Out of Band，OOB。

OOB关联模型适用于使用带外（out of band）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。今天就让我们一起来深入探讨吧！

1. 第1阶段 - 配对特性交换

在我的博文《蓝牙配对系列第四篇》中，有一个类似于表1的表格。这是配对请求/响应（Pairing request/response）的框架结构。在该表中，有一名为“OOB数据标志”（OOB Data Flag）的字段，长度为1个字节。

Table 1，配对请求/响应

蓝牙配对

表1

关于“OOB数据标志”的定义，请参考表2。

Table 2， OOB数据标志位定义

蓝牙配对

表2

OOB数据标志定义了用于指示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，这一过程就很容易理解。有关传统配对方法选用的详细信息，请查看表3。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：

如果使用OOB进行配对，两台设备必须设置其OOB数据标志;

如果其中一台设备设置了OOB数据标志，而另一台设备未设置，则两台设备都需要检查在表1中“AutheReq”字段中的MITM标志（表1中绿色高亮部分）。如果其中任何一台设备设置了MITM标志，则可通过IO Capabilities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核心规格、第3卷、H部分、表2.8。

其他情况，则使用“直接连接（Just Works）”方法配对。

Table 3，OOB配对规则速查表

蓝牙配对

表3

Picture 1 OOB配对流程图

蓝牙配对

图1

在图1中，高亮标注的部分与《蓝牙配对系列第三篇》传统配对的PassKey相同。之后，两台设备的安全管理器（Security Manager）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，例如设备地址和128位临时密钥（TK）值，以助于设备发现。正如我在第三篇“传统配对—PassKey”中所解释的，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格的要求。

第1步

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核心规格、第三卷、H部分、第2.2节。

第2步

交换Mconfirm、Sconfirm和Mrand。

第3步

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

如果响应设备计算得出的Mconfirm值与发起设备发来的Mconfirm值不匹配，则配对过程会中止，响应设备会发送原因代码为“确认值失败（Confirm Value Failed）”的配对失败指令。

如果响应设备计算得出的Mconfirm值与发起设备发来的Mconfirm值相匹配，则响应设备会向发起设备发送Srand。

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Sconfirm值是否一致。

如果发起设备计算得出的Sconfirm值与响应设备发来的Sconfirm值不匹配，则配对过程或被中止，发起设备会发送原因代码为“确认值失败（Confirm Value Failed）”的配对失败指令。

如果发起设备计算得出的Sconfirm值与响应设备发来的Sconfirm值相匹配，则发起设备会计算出短期密钥（Short Term Key，简称STK ），并通知控制器（Controller）启用加密。

3. OOB的简便之处

目前，低功耗蓝牙已经成为智能手机和平板电脑的标准配置。设备间采用蓝牙进行连接的方法也是多种多样的。在这些方法当中，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确保两台设备正确地进行配对。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”，则配对成功。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，是不是超酷呢？

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