Android蓝牙开发实战：9步掌握设备连接与配对

Android蓝牙开发实战：9步掌握设备连接与配对

蓝牙连接是Android开发中的一个重要技术点。本文将详细解析蓝牙连接的整个流程，包括创建连接、获取设备特性、交换特性、配对过程、鉴权方式等9个关键步骤。通过本文，读者将对蓝牙连接机制有全面深入的理解。

在蓝牙核心文档中，蓝牙的连接流程分为9个步骤，如右图所示，在这9个步骤中，实线的步骤是必选的，虚线是可选的，接下俩我们就来分析下

第一个步骤就是create connect,它是必选的，host通过hci发送create connection命令给到controller,这个命令里面包含指定的蓝牙设备地址，通过指定的蓝牙地址去page蓝牙设备

第二步就是发送获取对方蓝牙设备的特性信息，了解对方蓝牙设备的一些属性，例如是否支持OOB配对，也就

获取完对方的特性后，这时候host就可以发送connection request请求了，这个也是必选的步骤，对端蓝牙设备收到这个请求后，会有三种响应方式，分别是接受连接，拒绝连接，接受连接但是请求自己为master，下面我们分别介绍

第一种响应方式就是远程主机接收到了连接请求，但是拒绝连接，整个连接过程终止

第二种就是远程主机接收到了连接请求，并且接受这个连接请求，这个也是最常见的一种情况

第三种就是，远程主机接收到了连接请求，也同意连接，但是想要自己做老大， 成为master，于是他会发送一个请求，申请自己为master，一般有一些特殊的设备会申请自己做master，这也是一些设备会连接失败的原因

一般情况下，当远端蓝牙设备接受连接请求后，这时候双方就需要交换特性了，我们知道蓝牙的频段是2402~2480MHZ，以1M为间隔，分为79个频道，蓝牙和wifi的频段是重合的，所以蓝牙采用自适应跳频技术，当有一个频段阻塞时，它会经过计算，自动跳到下一个频段，所以这里双方设备交换特性，始终保持频率等一致，为后面数据交换做准备

当前面的准备工作都做完之后，就要开始进行两个蓝牙设备之间的配对了，其实整个配对过程就是获取link key,这个link key在后面传输数据时使用，非常重要，在配对之前还有一件事，就是授权，当两个设备事第一次进行连接时，由于双方都没有保存link key,所以需要进行授权验证，也就是下面我们要说到的配对过程，如果两个设备之前已经有连接过，双方都保存了link key，那么就不需要进行授权，可以跳过配对的过程，这里我们分析第一次连接的情况，控制器向host发送link key请求，如果host回复的是negative,接下来就是配对过程了，如果回复的是positive，那么双方蓝牙设备不需要进行配对

右图为整个蓝牙的配对过程，现在蓝牙的配对基本上都使用secure simple pair,也就是ssp配对，首先使能简单配对，OOB(out of band)配对的优先级最高，如果双方都支持，优先使用OOB，接下来就是开始ssp配对的过程了

开始简单配对后，先进行特性交换，交换有关鉴权的需求，以及最重要的双方蓝牙设备具有怎么样的人机交互能力，也就是io capabilities exchange,也就是获取对方设备是不是支持输入，支持显式等功能，根据双方具有的人机交互能力，选择合适的配对方式

接下来就是双方蓝牙设备交换public key了，当收到对方蓝牙设备的公钥，利用它就可以计算出Diffle Hellman密钥，也就是DHKey了，这个DHKey我们后面会看到，就是利用它来生成link key

根据前面的feature exchange的结果，有三种鉴权方式，前面说过，OOB鉴权的优先级最高，由配对的双方，在配对过程之外，额外的交互一些信息，并以这些信息为输入，进行后续的配对操作，额外信息称作OOB(out of band),这个也是OOB的由来

接下来的鉴权方式叫做MITM(man-in-the-middle)也就是中间人鉴权，方式中带人，也就是说需要人的参与，这种方式有2种，先介绍Numeric comparision方式鉴权，这种方式需要两个蓝牙设备都具备显式的能力，然后两个设备自行产生6位数字，用户比较后确认，最常见的场景就是手机与手机通过蓝牙之间进行的配对连接

中间人鉴权的第二种方式，叫做passkey entry,这种方式要求一方蓝牙设备具备输入的能力，比如蓝牙键盘，一方蓝牙设备具有显式的功能，比如手机，一端显式配对码，一点输入配对配对码进行配对，这种方式常用在平板或者pc和蓝牙键盘之间的连接

最后还有一种鉴权方式，叫做just work,它不需要用户的参与，两个设备自行协商配对，最常用的场景就是手机和蓝牙耳机进行配对

说完了上面的鉴权过程后，之前说的DHKey就该派上用场了，link key就是从DHKey种计算得到，并用作后续交互过程中的输入，这步完成后，LM控制器通过hci发送HCI_Link_Key_Notification事件来通知host得到了link key

完成了鉴权和配对的过程，就会开始利用得到的link key进行加密的连接，利用加密信息，可以相互传送一些私密信息，如encryption information,identity information等，进行最后的连接过程交互

最后，连接建立完成，双方蓝牙设备LM控制器向各自的host发送LMP_setup_complete事件，将底层连接建立的句柄发送给上层，使用这个连接handle就可以用来发送上层的数据了，那么整个的连接流程就完成了

这里就介绍了蓝牙连接流程的整个过程，后面我们将用代码分析整个蓝牙的连接过程