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BLE 配对关键参数说明

本文档面向通用 BLE 场景，概述配对（Pairing）过程中最关键的参数与含义。配对由 SMP（Security Manager Protocol）执行，结果是双方生成并分发密钥，进而建立加密链路和（可选）长期绑定（Bonding）。文末附上本项目“已配对/可连接从机”的关键参数，便于其他客户端（如 ESP-IDF/ESP32）复用连接。

1) 角色与流程层级

• 角色
  • Central（中心/主机）与 Peripheral（外设/从机）均可发起配对，但在 SMP 中仍以“发起方/响应方”区分。
  • GATT Client/Server 是应用层角色；SMP 只关心链路安全，不直接关心 GATT 读写。
• 安全版本
  • Legacy Pairing（蓝牙 4.0+）
  • LE Secure Connections（LESC，蓝牙 4.2+，更强的密钥协商）

2) 配对方法（由 IO 能力与安全需求决定）

• Just Works：无交互，防 MITM 能力弱。
• Passkey Entry：一端显示 6 位码，另一端输入。
• Numeric Comparison：双方显示 6 位码，用户确认一致。
• OOB（Out of Band）：通过 NFC/二维码等带外信道交换信息，安全性高。

决定因素：设备 IO 能力 + 是否要求 MITM 防护 + 是否使用 LESC。

3) 配对请求/响应的关键字段（SMP Pairing Request/Response）

这些字段决定配对方式、密钥类型和安全等级，是“配对关键参数”的核心。

• IO Capability
  • DisplayOnly, DisplayYesNo, KeyboardOnly, NoInputNoOutput, KeyboardDisplay
  • 影响是否可用 Passkey / Numeric Comparison
• OOB Data Flag
  • 指示是否有 OOB 数据可用于配对
• AuthReq（Authentication Requirements）
  • Bonding（是否保存长期密钥）
  • MITM（是否要求防中间人）
  • SC（是否要求 LE Secure Connections）
  • Keypress（是否支持按键通知）
• Max Encryption Key Size
  • 7~16 字节，通常为 16
• Key Distribution
  • EncKey（LTK 等加密相关）
  • IdKey（IRK/Identity Address）
  • Sign（CSRK，用于数据签名）
  • LinkKey（用于 BR/EDR 互通，LE 通常不用）

4) 关键密钥与作用

• LTK（Long Term Key）
  • 用于后续重连时的链路加密
• IRK（Identity Resolving Key）
  • 用于解析可解析私有地址（RPA），实现隐私保护
• CSRK（Connection Signature Resolving Key）
  • 用于数据签名，较少使用
• STK（Short Term Key）
  • Legacy Pairing 中临时加密用（非长期）

5) 地址与隐私相关参数

• 地址类型
  • Public Address / Random Address
  • Random 又分 Static / Non-Resolvable / Resolvable（RPA）
• 隐私开关
  • 使用 RPA + IRK 可隐藏真实地址，提升隐私与安全

6) 安全等级（常见分级）

• LE Security Mode 1
  • Level 1：无加密
  • Level 2：加密（Legacy）
  • Level 3：加密 + MITM（Legacy）
  • Level 4：加密 + MITM（LESC）
• LE Security Mode 2
  • Level 1：数据签名（无加密）
  • Level 2：数据签名 + MITM

7) 连接参数（与配对间接相关）

这类参数不属于配对协议，但会影响配对体验与稳定性：

• Connection Interval（连接间隔）
• Slave Latency（从机延迟）
• Supervision Timeout（监督超时）

注：若连接不稳定或超时过短，可能导致配对失败或断连。

8) 实际排查时常关注的“关键参数清单”

• 是否启用 LESC（SC 位）
• 是否要求 MITM（AuthReq）
• IO Capability 是否允许所需配对方式
• Key Size 是否为 16
• Key Distribution 是否双方一致
• 是否使用 RPA/IRK（隐私）
• 是否允许 Bonding（长期记忆配对）

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9) 本项目 BLE 从机的关键参数（供其他客户端复用）

以下信息基于当前 Android 代码实现，目标是让其他设备/程序连接到同一台 BLE 从机（打印机）。相关代码位置：

• app/src/main/java/com/example/electronicScale/MainActivity.java
• app/src/main/java/com/example/electronicScale/ECBLE.java
• app/src/main/java/com/example/electronicScale/BlueHandler.java

9.1 角色与连接方式

• Android App 作为 Central / GATT Client
• BLE 从机为打印机（由广播名过滤判断）

9.2 设备发现与识别参数

• 广播设备名：lyfPrinter（忽略大小写、忽略首尾空格）
• 设备地址：扫描得到的 MAC 地址，连接时会去掉冒号作为内部 id
• 扫描方式：使用 BluetoothAdapter.startLeScan()（Legacy 扫描）

9.3 GATT 关键参数

• Notify 特征 UUID：0000fff1-0000-1000-8000-00805f9b34fb
• Write 特征 UUID：0000fff2-0000-1000-8000-00805f9b34fb
• 服务 UUID：代码未硬编码服务 UUID，靠服务发现后遍历特征匹配
• 通知开启方式：setCharacteristicNotification(true) + 写 CCCD(0x2902)=0x0001
• 写入方式：WRITE_TYPE_NO_RESPONSE
• MTU：连接后请求 247

9.4 数据编码/格式

• 默认字符集：GBK（ECBLE.setChineseTypeGBK()）
• 写入支持 Hex 字符串转字节：writeBLECharacteristicValue(data, true)
• 实际指令帧为自定义协议，参考 BlueHandler 中的命令/打包逻辑

9.5 安全/配对相关

• 代码未调用 createBond() 或设置 PIN/LESC
• 未显式要求加密或 MITM
• 推测从机允许无配对/Just Works直连
  • 若固件强制安全配对，需要补充：IO Capability、AuthReq、Key Size、Key Distribution 等

9.6 连接限制提示

• 多数 BLE 从机同时只允许一个 Central 连接
• 若 Android App 已连接，ESP32 可能无法同时连接（除非从机支持多连接）

10) ESP-IDF 侧接入要点（简版清单）

• 扫描广播，优先匹配设备名 lyfPrinter（或直接使用已知 MAC）
• 连接后进行服务发现，查找 fff1/fff2 特征
• 启用 fff1 通知（写 CCCD = 0x0001）
• 向 fff2 以 Write Without Response 方式写数据
• 协商 MTU 为 247
• 按自定义协议发送帧（参考 BlueHandler/DataConvertTool）

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如果你需要，我可以把 ESP-IDF 的具体 GATT 客户端代码框架按这些参数整理出来，或者补齐“自定义指令协议”的字段与示例帧。