14、BLE数据安全：配对方式对比、加密传输与绑定存储
说到BLE的安全，我估计不少同学第一反应就是「配对弹窗」。嗯，确实，配对是用户能直接感知到的安全环节。但真正决定设备间通信是否安全的，是配对背后的加密机制、MITM保护策略，以及绑定信息的存储方式。
我在做智能门锁项目时，就踩过配对的坑。当时用户反馈说「手机靠近门锁就能开，太不安全了」。其实问题不在BLE协议本身，而是我们用了Just Works配对，没有任何MITM保护。说白了，谁在附近都能配对成功。后来改成Passkey Entry，用户才安心。
这一章，我就把BLE配对的三种方式、加密传输的MITM保护、以及绑定信息的存储，给你讲透。
14.1 配对方式对比：Just Works、Passkey Entry、Numeric Comparison
BLE的配对，本质上是两个设备协商一个临时密钥（TK），然后基于TK生成短期密钥（STK）或长期密钥（LTK）。不同的配对方式，区别就在于TK的生成方式——这直接决定了MITM攻击的防护能力。
| 配对方式 | TK生成方式 | MITM保护 | 用户交互 | 典型场景 |
|---|---|---|---|---|
| Just Works | TK = 0（固定值） | 无 | 无 | 耳机、手环、传感器 |
| Passkey Entry | 一方显示6位数字，另一方输入 | 有 | 需要输入/确认 | 智能门锁、医疗设备 |
| Numeric Comparison | 双方显示6位数字，确认一致 | 有 | 需要确认 | 手机与手机、平板与配件 |
14.2 Just Works：简单但脆弱
Just Works，名字很直白——「就是能用」。它把TK固定为0，所以不需要用户做任何操作。配对过程自动完成。
但问题也出在这里。TK是0，意味着攻击者可以轻易计算出后续的加密密钥。我在项目中遇到过一种攻击场景：攻击者用嗅探设备抓取配对过程中的空中包，因为TK已知，直接就能解密所有通信。
14.3 Passkey Entry：输入6位数字
Passkey Entry的流程是这样的：一方（通常是显示器端）随机生成一个6位数字，另一方（通常是输入端）手动输入这个数字。双方用这个数字作为TK。
为什么它能防MITM？因为攻击者无法同时看到显示端和输入端的操作。他只能猜，但6位数字有100万种组合，猜中的概率极低。
我建议在智能门锁、保险柜这类设备上使用Passkey Entry。用户输入密码的过程，本身就是一种身份验证。不过要注意用户体验——如果每次连接都要输密码，用户会烦。所以通常只在首次配对时输入，后续通过绑定信息自动重连。
14.4 Numeric Comparison：双方确认数字
Numeric Comparison是三种方式中最安全的。它要求双方都显示一个6位数字，用户确认两边数字一致后，配对完成。
它的原理是：双方基于各自的公私钥对，通过椭圆曲线Diffie-Hellman（ECDH）算法计算出一个共享值，然后从这个共享值派生出6位数字。因为攻击者不知道私钥，所以无法伪造这个数字。
我在做手机与平板互传文件的功能时，用的就是Numeric Comparison。用户看到两边屏幕显示同样的数字，点一下「确认」，配对就完成了。既安全又直观。
14.5 加密传输与MITM保护
配对完成后，BLE会进入加密阶段。加密使用的是AES-128-CCM算法，密钥来自配对时协商的LTK（长期密钥）或STK（短期密钥）。
但加密不等于安全。你想想看，如果配对阶段被MITM攻击了，攻击者拿到了密钥，那后续的加密通信对他来说就是透明的。所以MITM保护的关键，不在加密算法本身，而在配对阶段的密钥协商过程。
我曾经在测试中发现，有些厂商为了省事，在Passkey Entry中把TK固定为某个值（比如123456）。这跟Just Works有什么区别？攻击者只要试一次就知道了。所以一定要用随机生成的TK。
14.6 绑定信息存储
绑定（Bonding）是指配对完成后，双方保存对方的身份信息和密钥。下次连接时，可以直接使用这些信息恢复加密通道，不需要重新配对。
绑定信息通常包括：
- LTK（长期密钥）
- IRK（身份解析密钥）
- CSRK（连接签名解析密钥）
- 设备地址（Public Address或Random Address）
在Android端，绑定信息由系统蓝牙栈管理，存储在/data/misc/bluedroid/目录下。应用层无法直接访问这些文件。但如果你在做嵌入式设备，就需要自己设计存储方案。
我建议：
- 使用安全芯片（如SE或TEE）存储密钥，不要明文存Flash
- 如果必须存Flash，至少做一次加密存储
- 绑定信息要绑定设备ID，防止重放攻击
14.7 知识体系总览
下面这张图，把本章的核心逻辑串起来了。你可以看到配对方式、MITM保护、加密传输、绑定存储之间的关系。
14.8 总结
BLE数据安全，说白了就是三件事：
- 选对配对方式——Just Works省事但不安全，Passkey Entry适合单屏设备，Numeric Comparison适合双屏设备
- 重视MITM保护——加密算法本身没问题，但密钥协商过程才是薄弱环节
- 安全存储绑定信息——密钥存不好，前面全白费
嗯，这一章的内容就到这里。你在实际项目中如果遇到配对相关的坑，欢迎来交流。