什么是低功耗蓝牙配对?什么又是绑定?

描述

什么是低功耗蓝牙配对?什么又是绑定?配对和绑定有什么区别?配对有什么好处?如何删除绑定信息?如何确定配对的安全等级?just work的配对一定就不安全吗?如何开发自己的配对应用?本文将对以上问题进行论述。

Paring(配对)和bonding(绑定)是实现蓝牙射频通信安全的一种机制,有两点需要注意:

一是paring/bonding实现的是蓝牙链路层的安全,对应用来说完全透明,也就是说,不管有没有paring/bonding,你发送或接收应用数据的方式是一样的,不会因为加了paring/bonding应用数据传输需要做某些特殊处理;

二安全有两种选项:加密或者签名,目前绝大多数应用都是选择加密,后续我们也会以加密为重点进行讲述

实现蓝牙通信安全,除了paring/bonding这种底层方式,用户也可以在应用层去实现相同功能,两者从功能上和安全性上没有本质区别,只不过应用层自己实现的话,需要自己选择密码算法,密钥生成,密钥交换等,如果你不是这方面的专家,你的应用就有可能会存在安全漏洞。Paring/bonding则把上述过程标准化,放在了蓝牙协议栈中,并且其安全性得到了充分评估,用户可以 “无感的” 用上安全的蓝牙通信。

Paring/bonding是蓝牙security manager(SM)的一部分,SM定义了蓝牙通信的安全框架,里面涉及安全架构,密码工具箱,paring协议等,其中paring协议是关键,所以我们经常把paring和SM二者等价,下面将对paring进行详细阐述。

1、基本概念解读

°Paring(配对)  

配对包括配对能力交换,设备认证,密钥生成,连接加密以及机密信息分发等过程,配对的目的有三个:加密连接,认证设备,以及生成密钥。从手机角度看,一旦设备跟手机配对成功,蓝牙配置菜单将包含该配对设备,如下所示:

蓝牙

如果用户需要主动删除配对设备,点击配对设备右边的“设置”菜单,出现如下界面,选择“取消配对”或者“忽略该设备”,设备的配对信息即被手机删除。

蓝牙

°

Bonding(绑定)

配对过程中会生成一个长期密钥(LTK,long-term Key),如果配对双方把这个LTK存储起来放在Flash中,那么这两个设备再次重连的时候,就可以跳过配对流程,而直接使用LTK对蓝牙连接进行加密,设备的这种状态称为bonding。

如果paring过程中不存储LTK(不分发LTK)也是可以的,paring完成后连接也是加密的,但是如果两个设备再次重连,那么就需要重走一次paring流程,否则两者还是明文通信。

在不引起误解的情况下,我们经常把paring当成paring和bonding两者的组合,因为只paring不bonding的应用情况非常少见。在不引起混淆的情况下,下文就不区分paring和bonding的区别,换句话说,我们会把paring和bonding两个概念等同起来进行混用。

°SM(security manager)  

蓝牙协议栈的安全管理层,规定了跟蓝牙安全通信有关的所有要素,包括paring,bonding,以及下文提到的SMP。


°SMP(security manager protocol)  

安全管理协议,SMP着重两个设备之间的蓝牙交互命令序列,对paring的空中包进行了严格时序规定。

°OOB(out of band,带外)  

OOB就是不通过蓝牙射频本身来交互,而是通过比如人眼,NFC,UART等带外方式来交互配对信息,在这里人眼,NFC,UART通信方式就被称为OOB通信方式。

°Passkey  

又称pin码,是指用户在键盘中输入的一串数字,以达到认证设备的目的。低功耗蓝牙的passkey必须为6位。

°Numeric comparison(数字比较)  

Numeric comparison其实跟passkey一样,也是用来认证设备的,只不过passkey是通过键盘输入的,而numeric comparison是显示在显示器上的,numeric comparison也必须是6位的数字。

°MITM(man in the middle)  

MITM是指A和B通信过程中,C会插入进来以模拟A或者B,并且具备截获和篡改A和B之间所有通信报文的能力,从而达到让A或者B信任它,以至于错把C当成B或者A来通信。

如果对安全要求比较高,需要具备MITM保护能力,在SM中这个是通过认证(authentication)来实现的,SM中实现认证的方式有三种:OOB认证信息,passkey以及numeric comparison,大家根据自己的实际情况,选择其中一种即可。

°LESC(LE secure connections)  

又称SC,蓝牙4.2引入的一种新的密钥生成方式和验证方式,SC通过基于椭圆曲线的Diffie-Hellman密钥交换算法来生成设备A和B的共享密钥,此密钥生成过程中需要用到公私钥对,以及其他的密码算法库。

LESC同时还规定了相应的通信协议以生成该密钥,并验证该密钥。需要注意的是LESC对paring的其他方面也会产生一定的影响,所以我们经常会把LESC看成是一种新的配对方式。

°Legacy paring  

在LESC引入之前的密钥生成方式,称为legacy paring,换句话说,legacy paring是相对LESC来说的,不支持LESC的配对即为legacy paring(legacy配对)。

°TK(Temporary Key,临时密钥)  

legacy paring里面的概念,如果采用just work配对方式,TK就是为全0;如果采用passkey配对方式,TK就是passkey;如果采用OOB配对方式,TK就是OOB里面的信息。

°STK(short term key,短期密钥)  

legacy配对里面的概念,STK是通过TK推导出来的,通过TK对设备A和B的随机数进行加密,即得到STK。

°LTK(long term key,长期密钥)  

legacy配对和LESC配对都会用到LTK,如前所述,LTK是用来对未来的连接进行加密和解密用的。Legacy paring中的LTK由从设备根据相应的算法自己生成的(LTK生成过程中会用到EDIV(分散因子)和Rand(随机数)),然后通过蓝牙空中包传给主机。

LESC配对过程中,先通过Diffie-Hellman生成一个共享密钥,然后这个共享密钥再对设备A和B的蓝牙地址和随机数进行加密,从而得到LTK,LTK由设备A和B各自同时生成,因此LTK不会出现在LESC蓝牙空中包中,大大提高了蓝牙通信的安全性。

°IRK(Identity Resolving Key,蓝牙设备地址解析密钥)  

有些蓝牙设备的地址为可解析的随机地址,比如iPhone手机,由于他们的地址随着时间会变化,那如何确定这些变化的地址都来自同一个设备呢?

答案就是IRK,IRK通过解析变化的地址的规律,从而确定这些地址是否来自同一个设备,换句话说,IRK可以用来识别蓝牙设备身份,因此其也称为Identity information。IRK一般由设备出厂的时候按照一定要求自动生成。

°Identity Address(设备唯一地址)  

蓝牙设备地址包括public,random static, private resolvable,random unresolved共四类。

如果设备不支持privacy,那么identity address就等于public或者random static设备地址。

如果设备支持privacy,即使用private resolvable蓝牙设备地址,在这种情况下,虽然其地址每隔一段时间会变化一次,但是identity address仍然保持不变,其取值还是等于内在的public或者random static设备地址。

Identity Address和IRK都可以用来唯一标识一个蓝牙设备。

°IO capabilities(输入输出能力)  

是指蓝牙设备的输入输出能力,比如是否有键盘,是否有显示器,是否可以输入Yes/No两个确认值。

°Key size(密钥长度)  

一般来说,密钥默认长度为16字节,为了适应一些低端的蓝牙设备处理能力,你也可以把密钥长度调低,比如变为10个字节。

2、Paring流程及命令

°Paring包含三个阶段:1、阶段1:配对特性交换,即交换各自都支持哪些配对特性,比如支不支持SC,支不支持MITM,支不支持OOB,以及它的输入输出能力等。2、阶段2:密钥生成阶段,legacy paring和LESC paring两者的区别就在这里,因此后续我们会分开阐述legacy paring和SC paring的阶段2。

Legacy paring:STK生成(注:legacy paring的LTK生成跟配对流程无关,如前所述,其是由从机自己生成的)

SC paring:LTK生成

3、阶段3:通过蓝牙空中包分发一些秘密信息。Legacy paring需要分发LTK,IRK等,而SC paring只需分发IRK。秘密信息分发之前,必须保证连接已加密。   °Paring流程如下所示:

蓝牙

2.1阶段1:配对特性交换Paring流程及命令

°配对特性交换涉及三条PDU命令:1、Paring_Request:  

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2、Paring_Response:  

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3、Security_Request:  

蓝牙

°IO Capability占一个字节,其定义如下所示:

蓝牙

°AuthReq也是占用一个字节,其定义如下所示:

蓝牙

2.2阶段2:密钥生成

°根据阶段1的IO输入输出能力以及是否存在OOB,阶段2存在如下几种配对方式(或者说认证方式):

Just works

Numeric comparison(LESC才有)

Passkey

OOB

对于legacy paring,如果A和B都支持OOB,那么两者就会采用OOB方式进行配对,否则根据IO能力选择配对方式。对于SC paring,如果A或者B有一方支持OOB,那么两者就会采用OOB方式进行配对,否则根据IO能力选择配对方式。不同的IO能力对应的配对方式如下所示。

蓝牙

蓝牙

粗略来说,有认证的配对方式就具备MITM保护功能,从IO角度看,有三种配对方式:just works,passkey和Numeric Comparison,其中just works没有MITM保护功能,而passkey和Numeric comparison具备MITM保护功能。换句话说,如果你要求你的设备具备MITM保护功能,那么它必须有一定IO能力,而不能是“NoInputNoOutput”。至于OOB方式有没有MITM保护,取决于OOB通信的安全性,如果OOB通信具备MITM保护,那么蓝牙也具备MITM保护,否则就不具备。

下面分legacy paring和sc paring对配对流程进行讲解。

2.2.1 legacy paring

°Legacy paring整个配对流程是围绕STK生成来做的:   设备的认证是通过设备A和B经由TK生成一个确认数,如果这个确认数相同,则认证通过。   如前所述,legacy paring需要先生成TK,TK的生成方式取决于配对方式:

Just works。TK默认为全0

Passkey。TK由6位passkey扩展而来

OOB。TK直接由OOB数据提供

°然后生成确认数,算法如下所示:

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蓝牙

°生成STK的算法如下所示:

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°以passkey legacy paring为例,其第2阶段全工作流程如下所示:

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Just works和OOB配对流程就不再赘述了,大家自己去看一下蓝牙核心规范的说明。

这里强调一下,配对完成之后,连接就会加密,而且加密的密钥是STK,而不是LTK。

对于legacy paring,如果A和B都支持OOB,那么两者就会采用OOB方式进行配对,否则根据IO能力选择配对方式。对于SC paring,如果A或者B有一方支持OOB,那么两者就会采用OOB方式进行配对,否则根据IO能力选择配对方式。不同的IO能力对应的配对方式如下所示。

2.2.2 LESC paring

°跟legacy paring不一样的地方:   LESC paring是通过Diffie-Hellman算法直接生成LTK,因此它不需要生成TK和STK。为了生成LTK,双方需要先交换公钥,流程如下所示:  

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公钥交换后,设备A和B就开始独自计算各自的DHKey,按照D-H算法,他们俩算出的DHKey会是同一个。而LTK和MacKey就是通过这个DHKey加密一系列数据而得到的。

Legacy paring在整个配对流程中只做一次认证,而LESC paring会做两次认证。LESC第一阶段认证的原理是,设备A和B各生成一个随机数,然后认证这个随机数对不对。LESC第二阶段认证过程是:设备A和B通过MacKey各生成一个检查值,对方确认这个值对不对。

以LESC Numeric comparison为例,其第一阶段认证流程如下所示:  

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  我们还是以LESC Numeric comparison为例,其第二阶段全工作流程如下所示:  

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一旦LTK生成成功,主机端就可以发起加密连接流程,如下所示:

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至此,LESC连接被LTK加密了,后面就可以分发秘密信息了。

2.3 阶段3:秘密信息分发

°一旦连接加密了,主机和从机之间就可以分发一些秘密信息。如果是legacy paring,如下秘密信息必须分发:  

LTK

EDIV

Rand

°同时根据情况,legacy paring还需分发如下信息:  

IRK

Identity adresss

°对于LESC paring,秘密信息分发是可选,一般有可能分发如下信息:  

IRK

Identity adresss

如下为legacy paring可能分发的最多秘密信息的一个例子:

蓝牙

2.4 绑定,重连和加密

°如果配对的两个设备生成了LTK及其他秘密信息:   如上所述,如果配对的两个设备生成了LTK及其他秘密信息,并且把LTK及其他秘密信息保存到Flash等永久化存储设备中,那么我们就可以说这两个设备绑定成功。换句话说,paring和bonding是两个不同的概念,paring更强调认证和密钥生成,而bonding更强调密钥保存。一旦两个设备bonding成功,那么这两个设备断开再次重连的时候,主机就可以发起加密流程,从而使用paring生成的LTK对后续的连接进行加密。主机发出加密连接流程如下所示:

蓝牙

这里说明一下,加密连接只能由主机发出,而不能由从机发起。不过从机可以发出加密请求,主机收到从机的加密请求后,可以发起加密连接也可以拒绝其请求。如下为主机同意从机的加密请求的工作流程:

蓝牙

2.5 配对命令一览表

°如下为SM中用的PDU命令列表:   (注:加密连接命令属于LL控制命令,所以没有包含在其中)  

蓝牙

3. Nordic SDK配对流程

°如下为SM中用的PDU命令列表:   那么如何实现这个配对流程呢?也就是说,我该调用哪些API去实现配对流程,这些API调用的顺序又是如何,具体会产生哪些协议栈事件,该如何处理这些协议栈事件,这就涉及到协议栈的实现。  

Nordic蓝牙协议栈softdevice提供详细的工作流程图,以指导用户如何调用softdevice API去实现想要的配对流程,详细的配对流程图请参考infocenter如下界面:

蓝牙

比如S132协议栈,其从机端配对流程图链接为:https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.s132.api.v7.0.1%2Fgroup___b_l_e___g_a_p___p_e_r_i_p_h___s_e_c___m_s_c.html。

以legacy paring,从机端显示passkey,主机端输入passkey为例,softdevice的配对流程图如下所示,链接为:https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.s132.api.v7.0.1%2Fgroup___b_l_e___g_a_p___p_e_r_i_p_h___b_o_n_d_i_n_g___p_k___p_e_r_i_p_h___m_s_c.html

蓝牙

上述配对流程图把用到的API,产生的softdevice事件,以及softdevice事件如何处理,都一一阐明,大家只要按照这个流程图来做,就可以完成期望的配对。更让人省心的是,Nordic SDK已经把几种典型的配对场景做成了例子,大家可以直接就拿过来用,连上面的配对流程图都不用看,就可以轻松完成自己的配对应用。

Nordic提供的配对例子有:ble_app_hids_keyboard,ble_app_hrs,ble_app_gls,ble_app_bps,ble_app_bms,ble_app_cscs,ble_app_hrs_nfc_pairing,experimental_ble_app_hrs_nfc_pairing,ble_app_hids_keyboard_pairing_nfc,ble_app_multirole_lesc等,基本上囊括了蓝牙各种配对情况。

后面会以ble_app_hrs为例来详细讲解如何实现低功耗蓝牙配对

4. 配对例程ble_app_hrs解读

°nRF5 SDK把蓝牙配对做成了一个模块:   peer_manager,也就是说,所有关于paring的工作都由peer manager自动完成,用户无需去了解softdevice底层API的使用方法,大家直接参考nRF5 SDK里面的例程就可以完成自己的配对应用开发。    

nRF5 SDK提供的配对例子有:ble_app_hids_keyboard,ble_app_hrs,ble_app_gls,ble_app_bps,ble_app_bms,ble_app_cscs,ble_app_hrs_nfc_pairing,experimental_ble_app_hrs_nfc_pairing,ble_app_hids_keyboard_pairing_nfc,ble_app_multirole_lesc等,基本上囊括了蓝牙各种配对情况,下面将和大家一起来解读ble_app_hrs配对相关代码

如果你对Nordic nRF5 SDK和softdevice不是很熟的话,建议你先看一下这篇文章:手把手教你开发 BLE 数据透传应用程序 ,以建立Nordic开发的一些基础知识,然后再往下看。   跟没有paring的ble应用代码相比,有paring的ble应用只多了一个初始化函数:peer_manager_init(),peer_manager_init实现代码如下所示:

蓝牙

peer_manager_init里面注册了一个回调函数:pm_evt_handler,用来添加一些用户自定义的处理,例子代码pm_evt_handler的实现如下所示:

蓝牙

至此,一个just works的蓝牙配对例子就算完成了,是不是有点懵?感觉太简单了以至于有点接受不了。没关系,下面我们在这个例子上加一些额外的功能,以加深大家对它的理解。

5. 改变ble_app_hrs配对方式

°把ble_app_hrs配对方式改成LESC with numeric comparison:   原始ble_app_hrs为just work方式的LESC配对,我们现在把它改成最高安全级别的numeric comparison LESC。我们的开发板没有显示器,因此我们将通过日志的方式把数字比较值输出,同时把button3的按下作为yes确认,button4的按下作为reject确认。  

何实现numeric comparison?前面我也提过,如果SDK有现成的例子,直接参考例子来;如果SDK没有现成的例子,那么就参考softdevice工作时序图。关于LESC numeric comparison,从机端的工作流程如下所示:https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.s132.api.v7.0.1%2Fgroup___b_l_e___g_a_p___p_e_r_i_p_h___l_e_s_c___b_o_n_d_i_n_g___n_c___m_s_c.html

蓝牙

这里要强调一下,时序图会把有可能需要用到事件和API都列出来,但不意味着列出来的事件和API都需要你那哪些事件和API需要用户自己处理呢?一个原则:全文搜索一下,只要peer manager已经调用过的API,你就不用处理;而流程图中剩下的API就需要你自己去处理了。  

比如上面这个例子,sd_ble_gap_sec_params_reply已经被peer manager模块处理了,所以你不用处理;而BLE_GAP_EVT_PASSKEY_DISPLAY和sd_ble_gap_auth_key_reply只在passkey和numeric comparison配对方式中才会出现,peer manager没有对其进行处理,因此需要用户自己处理。为此,我们在ble_evt_handler中加上分支:BLE_GAP_EVT_PASSKEY_DISPLAY,并按照流程图的要求加上相应的处理,代码如下所示:

蓝牙

上面只是显示了passkey,如前所述,如果button3按下我们回复BLE_GAP_AUTH_KEY_TYPE_PASSKEY;如果button4按下我们回复BLE_GAP_AUTH_KEY_TYPE_NONE。相关代码如下所示:

蓝牙

如前所述,配对方式是由IO输入输出能力确定的,而且numeric comparison是具备MITM能力的,为此我们还需要修改如下两个地方:

蓝牙

苹果手机是不能手动发起配对请求的,为了让苹果手机自动发起配对请求,我们将如下characteristic的安全级别提高:(注:除了这种方法,我们也可以通过从机主动发起安全请求来达到同样的目的)。

蓝牙

我这里以PCA10040/Keil5工程为例来编译,请编译工程:nRF5SDK160098a08e2examplesle_peripheralle_app_hrspca10040s132arm5_no_packs。

将编译好的代码下载到开发板中,测试的时候,我们先连接开发板,然后使能CCCD,此时不管Android手机还是苹果手机,都会跳出配对对话框,同时显示出配对码,如下:

蓝牙

开发板也把配对码打印出来了,如果两者一致,按下button3,整个配对流程顺利完成,开发板会打印如下信息:

蓝牙

上述代码已上传到百度云盘,大家可以去百度云盘下载:

代码链接

链接:https://pan.baidu.com/s/1FKTfY3Q_zBVvviO7KC7Gyg#list/path=%2Fblog

密码:y8fb

ble_app_hrs_nc.rar,然后解压缩到SDK根目录examplesble_peripheral,打开Keil5工程:

SDK根目录examplesble_peripheral ble_app_hrs_ncpca10040s132arm5_no_packs,就可以直接编译和运行。

6. 关于配对的一些小贴士

°苹果手机的一点不同:   安卓手机允许用户手动发起paring请求,而苹果手机则没有这个功能。因此,即使你的characteristic没有使能安全级别,安卓手机还是可以跟你的设备完成配对的,而苹果手机则不支持这个功能,苹果手机要不要跟设备进行配对,不能由人来控制的,只能由苹果iOS来控制。   欲触发苹果iOS发起配对请求,有两种方法:  

一是将某个characteristic加上安全认证权限,这样iOS在服务发现过程中就会自动发起配对请求,以满足characteristic的安全认证级别;

二是从机端主动发起安全请求,iOS收到从机的安全请求后,会等待用户的授权确认从而发起配对请求。这两种方法在ble_app_gls中都有体现,大家可以参考相关代码。

°重连加密等级:   绑定成功后,如果发生重连,那么主机应该自动发起加密连接请求,以对连接进行加密。一般来说,在连接没有成功加密前,主从机不要做敏感数据的交互,否则softdevice API会报NRF_ERROR_FORBIDDEN。对于有MITM保护的加密连接,在收到PM_EVT_CONN_SEC_SUCCEEDED这个事件后,设备应该去检测连接的安全等级是否符合要求,具体可参考ble_app_gls例子的做法。   °Service changed(服务改变):   设备跟手机绑定成功后,手机再次重连这个设备时,就会自动跳过service discovery过程,换句话说,配对的时候手机会把设备所有服务和characteristic的handle保存下来,二次重连的时候,直接用以前保存的handle值去操作设备。  

但是,如果设备的服务改变了,此时手机再用之前的handle去操作设备,就会出问题。为了解决这个问题,在GATT主服务里面引入了service changed characteristic,如下所示:

蓝牙

有了这个characteristic,当设备的服务发生改变时,设备就可以通过这个characteristic发送一个indicate PDU给到手机,从而手机知道设备的服务已发生了改变,此时手机会重新发起service discovery流程,以重新获得service和characteristic最新的handle列表。欲添加service changed characteristic,你只需在sdk_config.h文件中打开如下两个宏:

蓝牙

然后当服务发生改变时,调用pm_local_database_has_changed(),协议栈就会自动发起service changed indicate PDU给手机,从而引起手机重走服务发现过程。

°删除主机端绑定信息:  如果手机端删除了绑定信息,为了安全起见,设备端也需要跟着一起删除绑定信息,否则手机无法再次跟设备进行配对,这个是最理想的情况,但是我们有的设备没有任何输入接口,无法手动删除绑定信息,这个时候能不能有一种办法可以让手机跟设备进行二次配对呢?  

为此,Nordic提供了一种workaround,在蓝牙事件回调函数里面,加上如下代码即可:

if (p_evt->evt_id == PM_EVT_CONN_SEC_CONFIG_REQ)

{

pm_conn_sec_config_t cfg;

cfg.allow_repairing = true;

pm_conn_sec_config_reply(p_evt->conn_handle, &cfg);

}  

这样,即使用户把手机端paring信息删掉,设备端paring信息没有删掉,手机还是可以跟设备进行二次配对的。

°删除从机端绑定信息:   跟上面相反,如果设备端bonding信息被删除了,而手机端bonding信息没有被删除,这种情况下如何实现二次配对?  

最安全的方式,让用户主动删除手机端绑定信息,但是很多开发者希望,用户体验好一点,也就是说,碰到这种情况希望手机能自动删除绑定信息,这个能不能实现跟手机有很大关系,首先我们确保协议栈返回LL_REJECT_IND or LL_REJECT_EXT_IND,错误码为“PIN or key missing”,一般而言,手机收到这个PDU后,都会自动删除bonding信息。

如果上述方法行不通的话,那么发送完LL_REJECT_IND后再调用断开函数(sd_ble_gap_disconnect),同时将断开原因设为BLE_HCI_AUTHENTICATION_FAILURE即可。

°同时绑定多个设备:   Nordic SDK是支持一个设备同时跟多个主机绑定,只要设备存储空间足够大,那么可以绑定的设备数就不设限。nRF5 SDK中bonding信息也是通过fds来存储的,也就是说绑定信息和用户Flash数据共享同一块空间,如果需要绑定多个设备,那么FDS_VIRTUAL_PAGES这个宏的值必须进行修改,以保证分配的Flash空间可以同时容纳bonding信息和用户Flash数据。  

一般来说,如果需要绑定多个设备,请设置一个最大绑定数,比如8个,这样,一旦检测到绑定数达到8了,就可以把以前老的bonding设备删除,从而节省存储空间。那如何知道哪个设备是老设备哪个设备是新设备?这个是通过peer rank来实现的,大家只要使能PM_PEER_RANKS_ENABLED这个宏,就可以自动实现排序。

°循环绑定测试:   很多开发者喜欢做循环绑定测试,即同一部手机不断跟同一个设备进行配对,然后删除配对信息,然后再进行配对,他们测试下来发现:  

达到一定次数后,设备就工作不正常了,这个是由于当bonding信息不断累积而不进行删除的话,那么分配给fds的Flash空间就会耗尽,从而导致异常出现(最新的SDK会在Flash存储空间耗尽时,自动删除最老设备的绑定信息,但即使这样,对用户Flash数据的操作影响还是很大)。

解决这个问题的方法就是设定一个最大bonding数,达到这个数目后,删除老bonding信息,从而达到循环利用Flash空间的目的。当然如果你的fds只是用来存储bonding信息而不做其他用户数据操作的话,那么就没有必要加上这个功能了。

°白名单与绑定:   虽然白名单和绑定二者没有任何联系,但是我们一般都把两者结合起来一起使用,以达到我们的使用期望。当两个设备绑定成功后,我们就可以将对方的mac地址或者IRK放入白名单中,同时开启白名单广播,这样设备只跟白名单中的主机进行连接,白名单以外的设备在controller层面就被过滤掉了,从而提高私密性以及连接效率。  

这种情况下,哪怕是合法的设备,如果之前没有跟设备绑定,那么它也无法跟设备建立连接。换句话说,如果你想把新设备加入到白名单中,那么首先需要禁止白名单广播而采用普通广播,然后跟新设备进行配对,成功后再把新设备身份信息加入到白名单中。白名单与绑定的例子具体可参考:ble_app_hids_keyboard。

°Authenticated payload timeout:   大家都知道蓝牙连接有一个supervision timeout时间,也就是说,当建立连接的两个设备,任何一方在supervision timeout(比如4s)时间内,没有给对方发送任何蓝牙空口包,此时认为连接已断开,并触发supervision timeout事件。  

当设备双方建立加密连接后,不仅有上述的supervision timeout,还有一个authenticated payload timeout,authenticated payload timeout默认为30s,它的意思是,两个设备加密后,30s内必须有一个有数据的空口包交互,而不能一直发空包,否则认为authenticated payload timeout。

Authenticated payload timeout是协议栈自动管理的,对软件开发来说是透明的,每30s时间到,如果期间没有任何有效数据包交互(一直在发空包),协议栈会自动发送一个ping request给对方,以避免authenticated payload timeout的出现(注:这里的协议栈既可以是设备的协议栈,也可以是手机的协议栈)。

有时候不想等到30s超时到了再发送ping request,大家可以在connected事件中,调用如下API以提前发出ping request。

蓝牙

当然,如果你能保证每30s时间内,手机和设备之间肯定会有有效数据包交互,或者手机端能及时准确地发出ping request,那么上述过程就完全没有必要了。

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