CC2541之配对与绑定

本篇博文最后修改时间：2016年2月26日，10:59。

一、简介

本篇以SimpleBLEPeripheral工程为例，介绍配对与绑定。

二、实验平台

协议栈版本：BLE-CC254x-1.4.0

编译软件： IAR 8.20.2

硬件平台： Smart RF开发板

手机平台： 红米1S

安卓系统：Android 4.3

APP： BLE Device Monitor

三、版权声明

博主：甜甜的大香瓜

声明：喝水不忘挖井人，转载请注明出处。

原文地址：http://blog.csdn.net/feilusia

联系方式：[e-mail]

技术交流QQ群：127442605

四、CC2541的配对与绑定简介

1、什么是配对与绑定？

答：

配对——主从机连接的密码配对过程。

绑定——连接一次后就一直绑定着不需要再输入密码。

2、配对与绑定过程是主从机中的哪一端发起的？

答：配对模式配置为“GAPBOND_PAIRING_MODE_INITIATE”的一端发起的，可以是主机，也可以是从机。

3、配对与绑定发生在什么阶段？

答：早期的蓝牙配对与绑定发生在连接之前，BLE的配对与绑定则发生在连接之后。

4、配对与绑定的过程在连接之后，是否会在连接之后、配对之前的阶段造成数据泄露？

答：是的，可能导致数据泄露。

原因是连接之后，有的APP会弹窗配对并要求配对正确方可操作数据，而有的APP虽会弹窗但允许置之不理直接操作数据（一段时间没有配对成功，从机会认为配对超时而断开，主机APP可在这段超时时间内窃取从机数据）。

解决办法：将特征值在属性表中的属性设置为“加密读”或“加密写”，也就是改成“GATT_PERMIT_AUTHEN_READ”或“GATT_PERMIT_AUTHEN_WRITE”。

五、测试代码

1、添加一个绑定与否的状态变量（simpleBLEPeripheral.c）

[cpp] view plain copy

1. typedef enum  
2. {  
3.   PAIRSTATUS_PAIRED = 0,  
4.   PAIRSTATUS_NO_PAIRED,  
5. }PAIRSTATUS;  
6. static PAIRSTATUS gPairStatus = PAIRSTATUS_NO_PAIRED;//配对状态，默认是没配对  

2、修改绑定初始化（simpleBLEPeripheral.c的SimpleBLEPeripheral_Init函数中）

[cpp] view plain copy

1. // Setup the GAP Bond Manager  
2. {  
3.   uint32 passkey = 0; // passkey "000000"  
4.   //uint8 pairMode = GAPBOND_PAIRING_MODE_WAIT_FOR_REQ;  
5.   uint8 pairMode = GAPBOND_PAIRING_MODE_INITIATE;  
6.   uint8 mitm = TRUE;  
7.   uint8 ioCap = GAPBOND_IO_CAP_DISPLAY_ONLY;  
8.   uint8 bonding = TRUE;  
9.   GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_DEFAULT_PASSCODE, sizeof ( uint32 ), &passkey );  
10.   GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_PAIRING_MODE, sizeof ( uint8 ), &pairMode );  
11.   GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_MITM_PROTECTION, sizeof ( uint8 ), &mitm );  
12.   GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_IO_CAPABILITIES, sizeof ( uint8 ), &ioCap );  
13.   GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_BONDING_ENABLED, sizeof ( uint8 ), &bonding );  
14. }  

注：

1）GAPBOND_PAIRING_MODE_WAIT_FOR_REQ

这个宏是表示等待对方发起配对请求的模式，如果主从机都是这种模式，则双方都不会发起配对请求。

因此主从机的其中一方必须要配置成GAPBOND_PAIRING_MODE_INITIATE方可进行配对。

从机中往往有机密数据，因此从机端需要配置成GAPBOND_PAIRING_MODE_INITIATE，否则如果配对请求的主动权交予主机，主机一旦不发起请求，那也就无配对过程，导致从机的数据公之于众了。

2）GAPBOND_IO_CAP_DISPLAY_ONLY

这个宏是只显示密码，将密码显示在LCD上给主机看，主机也就知道密码了。

如果设备有按键可以输入密码，也可以选择GAPBOND_IO_CAP_KEYBOARD_ONLY。

3、注册回调函数（simpleBLEPeripheral.c）

1）注册回调函数

[cpp] view plain copy

1. // GAP Bond Manager Callbacks  
2. static gapBondCBs_t simpleBLEPeripheral_BondMgrCBs =  
3. {  
4.   ProcessPasscodeCB,                     // 密码回调  
5.   ProcessPairStateCB                      // 绑定状态回调  
6. };  

2）定义密码回调函数和配对状态回调函数

[cpp] view plain copy

1. //******************************************************************************    
2. //name:             ProcessPasscodeCB    
3. //introduce:        绑定过程中的密码管理回调函数  
4. //parameter:        deviceAddr:设备地址  
5. //                      connectionHandle:连接句柄  
6. //                      uiInputs:  
7. //                      uiOutputs:  
8. //return:           none  
9. //author:       甜甜的大香瓜  
10. //changetime:       2015.12.8  
11. //******************************************************************************  
12. static void ProcessPasscodeCB(uint8 *deviceAddr,uint16 connectionHandle,uint8 uiInputs,uint8 uiOutputs )  
13. {  
14.   uint32  passcode;  
15.   uint8   str[7];  
16.   
17.   //设置密码  
18.   #if 0  
19.     LL_Rand( ((uint8 *) &passcode), sizeof( uint32 ));  
20.     passcode %= 1000000;  
21.   #else  
22.     passcode = 456890;          
23.   #endif  
24.   
25.   //在LCD上显示  
26.   if ( uiOutputs != 0 )  
27.   {  
28.     HalLcdWriteString( "Passcode:",  HAL_LCD_LINE_1 );  
29.     HalLcdWriteString( (char *) _ltoa(passcode, str, 10),  HAL_LCD_LINE_2 );  
30.   }  
31.     
32.   //发送密码响应给主机  
33.   GAPBondMgr_PasscodeRsp( connectionHandle, SUCCESS, passcode );  
34. }  

密码可以选择固定的456890方式，也可以选择随机函数产生的随机数。

[cpp] view plain copy

1. //******************************************************************************    
2. //name:             ProcessPairStateCB  
3. //introduce:        绑定过程中的状态管理函数  
4. //parameter:        connectionHandle:连接句柄                
5. //                      state:  
6. //                      status:  
7. //return:           none  
8. //author:       甜甜的大香瓜  
9. //changetime:       2015.12.8  
10. //******************************************************************************  
11. static void ProcessPairStateCB( uint16 connHandle, uint8 state, uint8 status )  
12. {  
13.   //主机发起连接，会进入开始配对状态  
14.   if ( state == GAPBOND_PAIRING_STATE_STARTED )  
15.   {  
16.     HalLcdWriteString( "Pairing started", HAL_LCD_LINE_1 );  
17.     gPairStatus = PAIRSTATUS_NO_PAIRED;  
18.   }  
19.     
20.   //当主机提交密码后，会进入配对完成状态    
21.   else if ( state == GAPBOND_PAIRING_STATE_COMPLETE )  
22.   {  
23.     //配对成功  
24.     if ( status == SUCCESS )      
25.     {  
26.       HalLcdWriteString( "Pairing success", HAL_LCD_LINE_1 );  
27.       gPairStatus = PAIRSTATUS_PAIRED;  
28.     }  
29.       
30.     //已配对过  
31.     else if(status == SMP_PAIRING_FAILED_UNSPECIFIED)  
32.     {       
33.       HalLcdWriteString( "Paired device", HAL_LCD_LINE_1 );  
34.       gPairStatus = PAIRSTATUS_PAIRED;  
35.     }  
36.       
37.     //配对失败  
38.     else  
39.     {  
40.       HalLcdWriteStringValue( "Pairing fail", status, 10, HAL_LCD_LINE_1 );  
41.       gPairStatus = PAIRSTATUS_NO_PAIRED;  
42.     }  
43.       
44.     //配对失败则断开连接  
45.     if(gPairStatus == PAIRSTATUS_NO_PAIRED)  
46.     {  
47.       GAPRole_TerminateConnection();  
48.     }  
49.   }  
50.   else if ( state == GAPBOND_PAIRING_STATE_BONDED )  
51.   {  
52.     if ( status == SUCCESS )  
53.     {  
54.       HalLcdWriteString( "Bonding success", HAL_LCD_LINE_1 );  
55.     }  
56.   }  
57. }  

注：

以上两个函数，第一次连接时的进入先后顺序为：

ProcessPairStateCB——GAPBOND_PAIRING_STATE_STARTED（0x00）

ProcessPasscodeCB

ProcessPairStateCB——GAPBOND_PAIRING_STATE_COMPLETE（0x01）

绑定后再连接时的进入先后顺序为：

ProcessPairStateCB——GAPBOND_PAIRING_STATE_BONDED（0x02）

（其他步骤被忽略了）

3）声明回调函数

[cpp] view plain copy

1. static void ProcessPasscodeCB(uint8 *deviceAddr,uint16 connectionHandle,uint8 uiInputs,uint8 uiOutputs );  
2. static void ProcessPairStateCB( uint16 connHandle, uint8 state, uint8 status );  

4、修改特征值char2在属性表中的属性（simpleGATTprofile.c的simpleProfileAttrTbl中）

[cpp] view plain copy

1. // Characteristic Value 2  
2. {   
3.   { ATT_BT_UUID_SIZE, simpleProfilechar2UUID },  
4.   GATT_PERMIT_AUTHEN_READ,//GATT_PERMIT_READ,   
5.   0,   
6.   &simpleProfileChar2   
7. },  

‘5、在按键处理函数里增加清除绑定的功能

[cpp] view plain copy

1. static void simpleBLEPeripheral_HandleKeys( uint8 shift, uint8 keys )  
2. {      
3.   VOID shift;  // Intentionally unreferenced parameter  
4.   
5.   if ( keys & HAL_KEY_UP )  
6.   {  
7.     GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_ERASE_ALLBONDS,0, NULL );    
8.   }   
9. }  

无论是连接、还是非连接状态按下按键，都是作用在下一次连接上。
也就是在连接时按下按键并不会断开，下次想连接还会弹出输密码的框。

六、实验结果

1、从机发起配对请求

2、APP弹窗配对框时

（看截图左上角的蓝牙图标，实际上是配对请求的弹窗，香瓜在此先置之不理，试试读写特征值数据看看安全性）

1）读无加密的特征值char1

读未加密的特征值char1，成功返回01，说明连接之后、配对之前，该类属性的特征值也是不安全的。

2）读加密过的特征值char2

读加密了的特征值char2，返回错误状态字0x05，说明连接之后、配对之前，该类属性的特征值是安全的。

3）输错密码时

APP端会退回APP扫描设备的页面。

从机端发现APP发送过来的密码不对时，会断开连接。

4）绑定成功之后，第二次连接

绑定状态下，在安全请求之后，直接跳过了密码验证过程进行数据加密。

5）在开始加密请求之后，正式开始加密

七、本篇实验后仍存在的疑问

1、我的抓包出现大量错误通信，因此实验结果中有一些通信过程并没有真正抓到。此类错误暂不明原因，初步怀疑是我工程问题。期待知道大家的测试结果，是否跟我一样？