在前一篇文章深入理解低功耗藍牙的配對過程- Part 2 Key Generation Methods中，討論了密鑰生成方法，如果配對發起設備和響應設備滿足一些IO功能的條件，它們將選擇LE legacy Bluetooth配對Passkey Entry方法。
在此文中，我將研究legacy pairing with Passkey Entry的配對以及它是如何工作的。
Figure 1: LE Legacy Pairing, Passkey Entry
臨時密鑰(TK)和隨機數生成
當您使用LE legacy pairing時，該配對雙方各自將生成一個臨時密鑰(TK)。
- 如果設備的IO功能(無論是配對發起設備還是響應設備)具有顯示功能，那么它將顯示隨機生成的介於“000000”和“999999”之間的密鑰值。而另外的設備應該具有類似鍵盤的輸入功能，這樣用戶就可以通過鍵盤輸入這個TK顯示的值。例如手機和手環的配對方式，手環的屏幕可以顯示TK值，而手機可通過鍵盤輸入手環上顯示的TK值完成配對。
- 如果配對發起設行和響應設備的IO功能都沒有顯示功能，但都是“Keyboard Only”，那么用戶需要確保發起設備和響應設備之間的臨時密鑰（TKs）是相同的。這是Passkey Entry的一個特殊情況。
下面是一個名為“Authentication”的設備，它希望與iOS設備配對，並在其輸出接口上顯示TK。然后iOS設備彈出一個對話框，要求用戶輸入TK值。
Picture 2: Passkey Entry on iOS Device
- 當TK值准備好時，配對發起設備和響應設備生成一個128位的隨機數: Mrand是發起設備產生的(“主隨機”)，Srand是由響應設備產生的(“從隨機”)。
Mconfirm and Sconfirm
Mconfirm和Sconfirm是128位的確認值，可以使用確認值生成函數c1來計算。這個功能的詳細信息可以在這里找到:藍牙核心規范V4.2, Vol.3, Part H, Section 2.2.3。
c1函數的輸入參數包括:
- TK Mrand for Mconfirm; or Srand for Sconfirm calculation
- Pairing Request command
- Pairing Response command
- Initiating device address type
- Initiating device address
- Responding device address type
- Responding device address
驗證
- 當Mconfirm和Sconfirm就緒時，配對發起設備將Mconfirm發送給響應設備。當響應設備接收Mconfirm時，它將Sconfirm發送給發起設備。當發起設備接收到Sconfirm時，它將Mrand發送到響應設備。
- 響應設備通過重復計算發起設備接收到的Mrand值得出的計算結果來驗證Mconfirm值。
- 如果響應設備計算的Mconfirm值與發起設備接收到的Mconfirm值不匹配，則配對過程將中止，響應設備將發送配對失敗命令，並給出失改原因代碼“Confirm value Failed”。
- 如果響應設備計算的Mconfirm值與從發起設備接收到的Mconfirm值匹配，則響應設備將Srand傳輸給發起設備。
- 發起設備通過重復使用接收到的Srand值執行響應設備的計算來驗證接收到的Sconfirm值
- 如果配對發起設備計算的Sconfirm值與從響應設備接收到的Sconfirm值不匹配，則配對過程將中止，發起設備將發送配對失敗命令，並給出其中的失敗原因代碼為“Confirm value Failed”。
- 如果發起設備計算的Sconfirm值與從響應設備接收到的Sconfirm值匹配，則發起設備計算短期密鑰(STK)並告訴控制器啟用加密。
短期密鑰產生
您可以查閱藍牙核心規范V4.2, Vol.3, Part H, Section 2.2.4，此章節中詳細介紹的密鑰生成函數s1來生成STK。
對於s1函數，輸入參數包括:
- TK
- Srand
- Mrand
已配對的設備用STK建立一個加密鏈接。
以下是Ellisys抓取的空中數據包，從中可以清楚的看到STK產生流程 ，如下：
在接下來的第4部分中，我介紹了LE Secure Connection中的一種新的配對算法: Numeric Comparison.