BLE-NRF51822教程13-连接时触发配对

最近答疑碰到几次都提到 需要实现手机每次连接上设备后，立刻出发配对并要求输入密钥的功能。 这里就单独写一个教程供大家参考下。

 

配对的目的是为了对链路进行加密。以提高蓝牙的传输安全。

关于配对的一些相关知识在 静态密码/动态随机密码教程中有一些介绍。对于使用来说，理解一下配对相关流程就行了。

 

这里额外说个问道比较多的配对和绑定区别的问题：

关于配对和绑定，一些人可能一直分不清楚他们的区别。配对是为了对提高蓝牙链路传输的安全性。而绑定是配对发起时的一个可选配置。 绑定并不是一个独立存在的过程。 可以理解成 配对有两种方式， 没有设置绑定表示的配对请求和设置绑定标志的配对请求。

 

对于没有设置绑定标志的配对请求，配对的过程就是

1，链路信息的交换，主要就是两边设备的i/o能力，是否需要绑定，链路是否需要MITM保护，如果设置绑定分配哪些密钥 等信息。

 

2，然后根据配对信息进行一种链路认证(以前的静态密码，动态密码，这个输入密码的过程就是认证的一种方式)，最后链路加密

 

3，最后就是链路加密。

 

 

对于设置了绑定位的配对：区别就是多了一个在加密链路上分发密钥的过程。

 

1，链路信息的交换，主要就是两边设备的i/o能力，设置绑定标志，链路是否需要MITM保护，如果设置绑定分配哪些密钥 等信息。

 

2，然后根据配对信息进行一种链路认证(以前的静态密码，动态密码，这个输入密码的过程就是认证的一种方式)，最后链路加密

 

3，进行链路加密。

 

4，最后进行主设备和从设备的密钥分配。

 

 

因为配对的过程比较耗时，每次需要加密链路都去执行配对的话就比较麻烦。

所以就有了绑定这个过程，如果设置了绑定，配对后就存储里一些加密密钥。下次如果再需要加密链路时，就可以使用绑定过程中分发的密钥了(对于链路加密来说，并不是直接使用分发的密钥而是用分发密钥生成会话密钥然后再进行链路加密，了解下就行了，对于使用来说，底层细节不需要在意，就算在意你也看不到代码，如果真想细究直接看蓝牙规范)。而不要在执行耗时的配对过程。

 

 

回到这讲的主要目的：实现手机每次连接上设备后，立刻出发配对并要求输入密钥的功能。

 

静态密码教程中提高过，对于配对其实有很多种触发方式。

静态密码和动态随机密码教程中 使用的是 对某个特征值设置一个安全权限，当手机访问它时，因为链路并未加密不符合安全要求，于是手机会收到 像是权限不足的错误返回，之后手机端就会执行配对请求从而使链路加密以符合安全要求。

 

不过对于这里的要求，上面的触发方式就不符合要求了。因为这里要求的是每次连接后立刻进行配对和密钥输入。上面的情况却是已经连接并发现服务并且执行某些操作后才行的。

 

这就需要其他触发方式，配对的其他方式还有：

1 主机直接发起配对请求。

2 从机直接发安全请求，这时候如果曾经配对绑定过，那么手机会直接用之前配对绑定时保存的 长期密钥(LTK) 来进行链路的加密工作。如果没有那么手机就会执行配对过程。

 

对于这里要实现的 每次连接时都要触发，第一种方式手机端直接发起配对请求，是最直接的。但是这里需要配对和密码输入无非是为了提高安全，例如防止别人可以随便连接的情况。所以肯定不能靠手机端，本身就是为了防止被随便连，所以肯定是需要在设备这边做出限制。

 

所以采用第二种方式，即每次手机连接上设备后，设备发送安全请求，因为不使用绑定。所以手机端没有保存过绑定信息，于是就会发送配对请求，从而启动配对过程。

 

PS:这样看似乎手机端直接发配对请求这个功能好像没什么用。

但是考虑下面的情况，app自动扫描某些设备并连接连接(比如特定的设备名字，或者设备地址等)，使用配对并且通过设置配对请求中的i/o能力让手机端显示配对码，而设备端来输入配对码。这样如果其他设备如果伪造设备名，或设备地址，即使连接上了。但是连接后手机端立刻直接发送配对请求，因为”别人”看不到你手机上的配对码，所以配对也就失败了，手机端就可以让其断开连接。

 

 

 

 

综上所述，为实现 连接上后 立刻要求配对并输入配对码 的功能，我们要添加连接上后 发送 安全请求的代码，以及判断配对过程是否成功，如果不成功则断开连接。 从而实现防止别人随意连接的目的。所以我们需要做的步骤如下：

 

1：手机连接上后立刻 调用安全请求api  sd_ble_gap_authenticate。

这样手机收到后就会发送配对请求

 

2：回复手机的配对请求，设置不绑定。(这样手机每次收到设备的安全请求就会发配对请求过来从而启动配对)

 

3：之后的配对过程会自动进行。我们只需要根据收到的 BLE_GAP_EVT_AUTH_STATUS  事件，判断其状态是否是成功，来决定配对是不是成功了，从而决定断不断开链接。

 

 

为了方便我们在静态密码的基础上，添加代码。从而实现要求功能。这里为了方便没看过静态密码教程的人来理解整体，依旧将静态密码需要的相关设置也写出来。具体的细节看 静态密码教程。

 

首先定义一下相关参数

 

#define STATIC_PASSKEY "123456"

static ble_opt_t  m_static_pin_option;

 

#define IO_CAPS      BLE_GAP_IO_CAPS_DISPLAY_ONLY  //只有显示装置

#define BOND         0                               //不绑定

#define OOB          0                          

#define MITM         1

 

在gap_params_init函数最后添加静态密码的设置代码

static void gap_params_init(void)

{

    uint32_t            err_code;

    ble_gap_conn_params_t   gap_conn_params;

    ble_gap_conn_sec_mode_t  sec_mode;

 

    BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(&sec_mode);

 

    err_code = sd_ble_gap_device_name_set(&sec_mode,

                                          (const uint8_t *) DEVICE_NAME,

                                          strlen(DEVICE_NAME));

    APP_ERROR_CHECK(err_code);

 

    memset(&gap_conn_params, 0, sizeof(gap_conn_params));

 

    gap_conn_params.min_conn_interval = MIN_CONN_INTERVAL;

    gap_conn_params.max_conn_interval = MAX_CONN_INTERVAL;

    gap_conn_params.slave_latency     = SLAVE_LATENCY;

    gap_conn_params.conn_sup_timeout  = CONN_SUP_TIMEOUT;

 

    err_code = sd_ble_gap_ppcp_set(&gap_conn_params);

    APP_ERROR_CHECK(err_code);

 

 

   uint8_t passkey[] = STATIC_PASSKEY;                                                      

   m_static_pin_option.gap_opt.passkey.p_passkey = passkey;

   err_code =  sd_ble_opt_set(BLE_GAP_OPT_PASSKEY, &m_static_pin_option);

   APP_ERROR_CHECK(err_code); 

}

 

 

手机发来配对请求后，设备需要回复，实现配对回复函数如下：

void resp_pair_request(){

    ble_gap_sec_params_t sec_params;

    uint32_t                    err_code;

 

    memset(&sec_params,0,sizeof(ble_gap_sec_params_t));

 

    sec_params.bond = BOND;

    sec_params.io_caps = IO_CAPS;

    sec_params.max_key_size = 16;

    sec_params.min_key_size = 7;

    sec_params.oob = BOND;

    sec_params.mitm = MITM;

err_code=sd_ble_gap_sec_params_reply(m_conn_handle,BLE_GAP_SEC_STATUS_SUCCESS,&sec_params,NULL);

    APP_ERROR_CHECK(err_code);

}

 

 

 

最后 就是添加上面说的要做的三个步骤的代码。

 

修改 main.c中on_ble_evt，添加红色代码部分

static void on_ble_evt(ble_evt_t * p_ble_evt)

{

    uint32_t                         err_code;

 

    switch (p_ble_evt->header.evt_id)

    {

        case BLE_GAP_EVT_CONNECTED:

            err_code = bsp_indication_set(BSP_INDICATE_CONNECTED);

            APP_ERROR_CHECK(err_code);

            m_conn_handle = p_ble_evt->evt.gap_evt.conn_handle;

 

           // 1连接一建立就发送安全请求，从而促使手机发送配对请求过来

          ble_gap_sec_params_t params;

         params.bond = 0;

         params.mitm = 1;

        

         sd_ble_gap_authenticate(m_conn_handle, params);

            break;

 

        case BLE_GAP_EVT_DISCONNECTED:

            err_code = bsp_indication_set(BSP_INDICATE_IDLE);

            APP_ERROR_CHECK(err_code);

            m_conn_handle = BLE_CONN_HANDLE_INVALID;

            break;

           // 2回复配对请求

         case BLE_GAP_EVT_SEC_PARAMS_REQUEST:

            printf("receive pair request\n");

           resp_pair_request();

            break;

 

        // 3判断配对是否成功，如果不成功断开连接，从而阻止他人任意连接。

        case BLE_GAP_EVT_AUTH_STATUS:

          if(p_ble_evt->evt.gap_evt.params.auth_status.auth_status == BLE_GAP_SEC_STATUS_SUCCESS){

            printf("pair success\r\n");

          }else{

            sd_ble_gap_disconnect(m_conn_handle, BLE_HCI_REMOTE_USER_TERMINATED_CONNECTION);

          }

 

        case BLE_GATTS_EVT_SYS_ATTR_MISSING:

            // No system attributes have been stored.

 

           err_code = sd_ble_gatts_sys_attr_set(m_conn_handle, NULL, 0, 0);

            APP_ERROR_CHECK(err_code);

            break;

 

        default:

            // No implementation needed.

            break;

    }

}