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2024年6月16日发(作者：)
BLE（蓝牙低功耗）配对原理
1. 引言
近年来，随着物联网技术的发展，蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy，BLE）作
为一种无线通信技术得到了广泛的应用。BLE主要用于物联网设备之间的短距离通
信，如智能手机与穿戴设备、传感器等。在进行BLE通信时，设备之间需要进行配
对过程，以确保通信的安全性和可靠性。
2. BLE配对基础
在了解BLE配对原理之前，我们先来了解一些基础概念：
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中心设备（Central）：通常指的是主动发起连接请求的设备，比如智能手
机。
外围设备（Peripheral）：通常指的是被动接受连接请求并提供服务的设
备，比如穿戴设备、传感器等。
广播（Advertising）：外围设备通过广播发送自己的存在和服务信息。
扫描（Scanning）：中心设备通过扫描周围环境来发现并识别外围设备。
连接请求（Connection Request）：中心设备向外围设备发送连接请求以
建立连接。
3. BLE配对过程
BLE配对过程的基本原理是通过安全协议来确保通信的安全性和可靠性。下面是一
个典型的BLE配对过程：
1. 广播与扫描：外围设备通过广播发送自身的存在和服务信息，中心设备通
过扫描周围环境来发现并识别外围设备。一旦中心设备发现了目标外围设备，
它就可以向其发送连接请求。
2. 连接请求与响应：中心设备向外围设备发送连接请求，外围设备接收到请
求后可以选择接受或拒绝。如果外围设备接受了连接请求，则会返回一个连
接响应给中心设备。
3. 密钥交换：在建立连接之后，中心设备和外围设备需要进行密钥交换以确
保通信的安全性。BLE使用一种称为“Secure Connections”的协议来实现
密钥交换。在密钥交换过程中，双方会生成一些随机数，并进行加密计算以
生成共享的加密密钥。
4. 身份验证：在密钥交换完成后，中心设备和外围设备需要进行身份验证以
确保彼此的合法性。BLE使用一种称为“Pairing”的协议来实现身份验证。
在身份验证过程中，双方会互相验证彼此的身份，并生成一个临时的密钥用
于后续的加密和解密操作。
5. 加密与解密：在身份验证完成后，中心设备和外围设备可以开始进行加密
和解密操作，以确保通信的机密性。BLE使用一种称为“Link Layer
Security”的协议来实现加密和解密操作。在加密和解密过程中，双方会使
用之前生成的共享的加密密钥来对通信数据进行加解密。
4. BLE配对安全性
BLE配对过程中的安全性主要体现在以下几个方面：
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保护隐私：通过身份验证和加密机制，确保通信双方的身份信息不被泄露。
防止中间人攻击：通过身份验证和加密机制，确保通信双方之间的通信不
被恶意篡改或窃听。
防止重放攻击：通过使用随机数和时间戳等机制，在每次连接时都生成新
的临时密钥，防止攻击者重放之前的连接数据进行欺骗。
5. BLE配对模式
BLE支持多种配对模式，每种模式有不同的安全级别和适用场景。常见的BLE配对
模式包括：
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Just Works：最简单、最不安全的配对模式，双方无需用户干预即可完成
配对。适用于对安全性要求不高的场景。
Passkey Entry：需要用户在中心设备和外围设备之间输入一组数字
（Passkey）来进行配对。适用于对安全性要求较高的场景。
Out of Band：通过使用其他无线通信手段（如NFC、Wi-Fi等）来传输配
对信息，提供了更高的安全性和便利性。
6. 总结
BLE配对原理是通过安全协议来确保通信的安全性和可靠性。在BLE配对过程中，
中心设备和外围设备需要进行广播、扫描、连接请求、密钥交换、身份验证、加密
与解密等步骤。通过这些步骤，BLE可以提供一定程度的隐私保护、防止中间人攻
击和重放攻击等安全功能。此外，BLE还支持多种配对模式，以满足不同场景下的
安全需求。
希望本文能够帮助你理解BLE配对原理，并为你进一步学习和应用相关知识提供基
础。
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