蓝牙BLE安全-SSP简单安全配对

SSP的配对过程由于可以根据设备的IO能力选择不同的关联模型,因此十分灵活,其提供了四种方式:Numeric Comparison、Passkey Entry、Just Works以及Out of Band (OOB) 。这里关联方式的选择实质上对后面的流程是有一定影响的,如Just Works就不需要对Link Key进行验证。

Numeric Comparison : 数值比较是针对两种蓝牙设备都能显示六位数字并允许用户输入“是”或“否”回答的情况而设计的。在配对过程中,用户会在每台显示器上看到一个六位数的数字,如果数字匹配,则在每台设备上回答“是”。否则用户回答no,配对失败。这与传统配对中使用PIN的一个关键区别是,显示的数据不用作生成链接密钥的输入。因此,能够看到(或捕获)显示值的窃听者无法利用它来确定最终链路或加密密钥。

Passkey Entry :Passkey Entry设计用于一个蓝牙设备有输入能力(例如键盘),而另一个设备有显示但没有输入能力的情况。在这种模型中,只有显示屏的设备显示一个6位数的数字,然后用户在具有输入能力的设备上输入该数字。与数值比较模型一样,该交易中使用的6位数字没有包含在链路密钥生成中,对窃听者没有任何用处。

Just Works是为至少一个配对设备既没有显示器也没有键盘输入数字(例如,耳机)的情况而设计的。它执行认证阶段1的方式与Numeric Comparison相同,只是没有显示。用户需要在不验证两个设备上计算出的值的情况下连接,因此Just Works不提供中间人攻击保护。

Out of Band (OOB) :

<think>嗯,用户现在想了解蓝牙BLE和经典蓝牙的技术差异,这正好和我之前详细解释的蓝牙连接底层流程相关。用户引用了四篇站内资料,看来已经对基础概念有所了解,现在需要更系统的对比分析。 用户可能是个物联网开发者,正在为某个低功耗设备选型蓝牙方案。从ta特意强调“技术区别”来看,ta需要的不是简单定义,而是能指导技术决策的深度对比。之前我讲底层流程时提到过BLE和经典蓝牙在连接阶段的差异,这次可以更聚焦在功耗、协议栈、应用场景等工程维度。 注意到引用[3]的功耗数据很关键:BLE在传输1KB数据时功耗只有经典蓝牙的1/20,这个数量级差异会直接影响电池寿命。而引用[4]提到iOS的API开放策略差异,说明生态支持也是技术选型因素。这些都需要整合进回答。 技术差异应该分层次展开:物理层(调制方式/频段)、协议层(连接机制/拓扑)、应用层(吞吐量/延迟)和生态层(开发支持)。特别要突出BLE的“连接事件”机制如何实现微安级休眠——这正是引用[3]里经典蓝牙做不到的。 用户可能隐含的问题是“我的智能手环该用哪种蓝牙”,所以最后的应用场景对比表很重要。要标注清楚经典蓝牙在持续音频传输的优势(引用[4]的iOS音频独占性),和BLE在传感器数据传输的绝对优势(引用[2]的血压计案例)。 数学表达方面需要补充信道利用率的公式:$$ \eta = \frac{T_{data}}{T_{conn}} $$,用数据包传输时间占比解释BLE为何省电。功耗对比直接用引用[3]的实测数据最直观。 最后生成的问题要延续技术深度,比如问BLE 5.0的2M PHY如何提升吞吐量——这正好对应之前底层流程里跳频算法的改进。</think>以下是蓝牙BLE(低功耗蓝牙)与经典蓝牙(BR/EDR)的核心技术差异分析,结合物理层、协议栈和应用场景进行对比: --- ### **1. 设计目标与适用场景** | **维度** | **BLE** | **经典蓝牙** | |----------------|--------------------------------------|----------------------------------| | **核心目标** | 极低功耗、间歇性数据传输 | 高吞吐量、持续稳定连接 | | **典型应用** | 传感器(温度计)、IoT设备(智能门锁) | 音频传输(耳机)、文件传输 | | **iOS支持** | 完全开放(CoreBluetooth)[^4] | 系统级独占(音频类)[^4] | --- ### **2. 物理层与功耗差异** | **特性** | **BLE** | **经典蓝牙** | |------------------|--------------------------------------|----------------------------------| | **调制方式** | GFSK(高斯频移键控) | 相同,但频段利用不同 | | **工作频段** | 40信道(37/38/39为广播信道) | 79信道(自适应跳频) | | **峰值功耗** | 0.5-2 mA(1KB/s数据传输)[^3] | 10-20 mA(同等数据量)[^3] | | **待机功耗** | **0.5-5 μA**(深度休眠)[^3] | 1-5 mA(Sniff模式)[^3] | | **连接建立时间** | 3 ms(快速连接) | 100 ms以上(需寻呼/查询) | > **功耗公式解释**: > BLE通过**连接间隔**(Connection Interval)控制激活时长: > $$ T_{\text{active}} = \frac{T_{\text{data}}}{T_{\text{interval}}} \times 100\% $$ > 其中 $T_{\text{data}}$ 为数据传输时间,$T_{\text{interval}}$ 为间隔周期(可配置7.5ms~4s)。设备在非激活期深度休眠,实现微安级待机[^1][^3]。 --- ### **3. 协议栈与连接机制** #### **BLE协议栈特点** - **广播通信**:从设备通过3个广播信道发送数据,主设备扫描响应(无需预先配对)[^1]。 - **连接事件驱动**:仅在约定时间窗口唤醒通信,其余时间休眠。 - **简化协议层**: ```mermaid graph LR A[应用层] --> B[GATT/ATT] B --> C[L2CAP] C --> D[LL-链路层] D --> E[PHY] ``` #### **经典蓝牙协议栈** - **持续连接**:通过ACL(异步连接)和SCO(同步语音)链路维持稳定通道。 - **复杂协议层**: ```mermaid graph LR A[应用层] --> B[RFCOMM/AVDTP] B --> C[L2CAP] C --> D[HCI] D --> E[基带层] E --> F[PHY] ``` --- ### **4. 性能与拓扑结构** | **指标** | **BLE** | **经典蓝牙** | |----------------|-----------------------------|---------------------------| | **最大吞吐量** | 2 Mbps(BLE 5.0) | 3 Mbps(EDR) | | **连接距离** | 100-300m(长距离模式) | 10-100m | | **网络拓扑** | 星型/广播/网状网(Mesh) | 点对点/微微网(Piconet) | | **多设备支持** | 中心设备可连多个外设[^3] | 主设备最多7个从设备 | > **BLE广播优势**:一个温度传感器数据可被多个手机接收,无需建立连接[^1]。 --- ### **5. 安全机制对比** | **机制** | **BLE** | **经典蓝牙** | |------------------|-----------------------------|----------------------| | **配对方式** | LE Secure Connections | SSP安全简单配对) | | **加密算法** | AES-128 CCM | E0流加密(较弱) | | **密钥交换** | ECDH(椭圆曲线迪菲-赫尔曼) | 传统Diffie-Hellman | > BLE 4.2+ 引入**LE Secure Connections**,通过椭圆曲线加密提升防中间人攻击能力[^1]。 --- ### **总结:技术选型建议** - **选BLE**:电池供电设备、间歇数据传输(如传感器)、多设备广播场景[^2][^3]。 - **选经典蓝牙**:高带宽需求(音频/视频)、持续连接场景(如耳机)[^4]。 ---
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