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【android bluetooth 案例分析 02】【CarLink 详解2】【Carlink无配对连接机制深度解析】

news 来源：原创 2025/8/26 10:52:28

Carlink无配对连接机制深度解析（首次/二次免鉴权原理）

一、核心结论：Carlink通过SDK层协议设计完全绕过传统蓝牙配对

传统蓝牙配对（Pairing）依赖协议栈生成长期绑定密钥（LTK），而Carlink的SDK在应用层实现了无配对但安全的连接，关键设计如下：

技术点传统蓝牙配对Carlink方案
密钥管理协议栈生成LTK长期存储SDK动态生成会话密钥（每次连接刷新）
鉴权触发协议栈控制配对流程SDK应用层自主完成鉴权
身份绑定依赖蓝牙地址使用设备证书+动态Token
用户交互每次配对需PIN码仅首次需PIN码（SDK自动缓存凭证）
二、首次连接免重复鉴权原理
1. SDK层替代协议栈的鉴权流程

  • 步骤：

    1. PIN码验证：用户手动输入车机显示的6位码，SDK将其作为种子生成临时密钥。

    2. 证书交换：车机SDK发送设备证书（含公钥）给手机，手机SDK验证证书合法性。

    3. 会话密钥生成：双方通过PIN码和Nonce派生临时AES密钥（仅本次连接有效）。

  • 关键日志证据：

在这里插入图片描述

ATT Write (UUID=0x2ABC...9101): 
数据 = [Protocol_Header:0x7B 0x22] + [PIN_Hash:0x69 0x64...]

  • 0x7B 0x22：标识为首次连接协议头。

  • 0x69 0x64：PIN码的哈希值（非明文），用于密钥派生。
    在这里插入图片描述

2. 无配对实现

  • 绕过协议栈：
    SDK直接通过GATT特征（如0x2ABC...9101）传输鉴权数据，完全规避HCI_LE_Pairing_Request等协议栈指令。

  • 凭证缓存：
    SDK将设备证书和公钥存储在应用私有目录（如Android的/data/data/com.carlink/app_bluetooth/），不与系统蓝牙共享。

三、二次连接免鉴权原理
1. SDK自动恢复安全上下文
  • 身份识别：
    手机SDK通过蓝牙广播中的**Resolvable Private Address (RPA)**匹配已缓存设备ID：

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

HCI_LE_Enhanced_Connection_Complete (Peer=50:7C:52:69:41:48 Resolvable)- RPA由首次连接的IRK生成，车机可解析为合法设备。

  • 密钥快速重建：
    SDK使用首次缓存的公钥参数，通过ECDH快速生成新会话密钥：

    新会话密钥 = ECDH(手机私钥, 车机公钥) + 本次Nonce

2. 协议栈无关性验证

  • 日志分析：
    二次连接全程无HCI_LE_Pairing事件，但存在加密的ATT通信：

    ATT Write (UUID=0x2ABC…9101):
    数据 = [Protocol_Header:0x7B 0x22] + [Encrypted_Token:…]

    • 0x7B 0x22：标识为二次连接协议头。

    • 数据已加密，密钥由SDK动态生成，协议栈无法解密。
      在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

四、Carlink SDK的关键设计
1. 协议分层架构

┌─────────────────────┐
│ Carlink App │ ← 用户交互（PIN码输入/显示）
├─────────────────────┤
│ Carlink SDK │ ← 鉴权、密钥管理、数据加密
├─────────────────────┤
│ Bluetooth GATT │ ← 纯数据传输（协议栈无状态）
└─────────────────────┘

  • 协议栈仅作管道：
    GATT传输的ATT数据由SDK加密，协议栈无法解析内容。
2. 安全凭证管理
凭证类型存储位置生命周期
设备公钥证书SDK私有目录永久（除非手动清除）
会话密钥内存单次连接有效
IRK（身份解析密钥）手机系统蓝牙配置（非Carlink）跟随系统蓝牙清除
五、验证SDK主导性的实验
1. 强制清除SDK缓存

  • 操作：

    adb shell pm clear com.carlink

  • 预期结果：
    二次连接会要求重新输入PIN码，因为设备证书和公钥被清除。

2. 对比传统蓝牙行为

  • 实验组：
    清除系统蓝牙配对（设置→蓝牙→忘记设备）。

  • 对照组：
    仅清除Carlink App数据。

  • 结果：

    • 实验组：Carlink仍可自动连接（依赖SDK缓存）。

    • 对照组：需重新PIN码验证。
      证明：鉴权完全由SDK控制，与系统蓝牙无关。

六、厂商适配建议

  1. SDK必须实现的接口：

    • onFirstConnection(PIN): 处理首次PIN码输入。

    • onSessionKeyGenerated(key): 派生会话密钥。

  2. 协议栈配置要求：

    • 禁用系统级配对（Android: BluetoothDevice.EXTRA_PAIRING_VARIANT_NONE）。

通过此设计，Carlink在无协议栈参与的情况下，实现了与配对同等级的安全性，同时优化了用户体验。核心本质是：将安全逻辑从协议栈上移到应用层，通过SDK自主控制全流程。

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