一、SMP 核心知識點高頻考點解析
1.1 SMP 在藍牙安全體系中的定位
考點：SMP 的功能與協議棧位置
解析：
SMP（Security Manager Protocol，安全管理協議）是藍牙核心規范中負責設備配對、密鑰生成與安全連接的關鍵協議，位于協議棧的?L2CAP 層之上，通過 HCI 接口與控制器交互。其核心目標是：?
身份認證：驗證設備身份，防止中間人攻擊（MITM）
密鑰生成：動態生成加密密鑰（STK/LTK）
密鑰分發：安全傳輸IRK/CSRK等敏感數據
安全升級：支持從Legacy Pairing到Secure Connections的演進
真題示例：
問題：以下哪個協議負責藍牙設備的配對和密鑰生成？
A. L2CAP
B. SMP
C. GATT
D. SDP
答案：B（SMP 是藍牙安全管理的核心協議）
1.2 配對流程與核心階段
考點：配對的三個階段及關鍵交互
解析：
SMP 配對分為三個核心階段：
階段 1：能力交換（Capability Exchange）
- 交換參數：IO能力（5種類型）、OOB支持、認證要求
- 決定配對方法：Just Works/Passkey/Numeric Comparison/OOB
大廠真題：
華為2023校招真題：“當Initiator的IO能力為KeyboardOnly，Responder為DisplayOnly時，應使用哪種配對方法？”
答案：Passkey Entry（響應端顯示6位碼，發起端輸入）
階段2：認證與密鑰生成
①Legacy Pairing（藍牙4.1前）
②Secure Connections（藍牙4.2+）
核心改進：
橢圓曲線加密：使用P-256曲線生成DHKey
雙向認證：Numeric Comparison提供可視化確認
強密鑰：直接生成128位LTK，無需STK過渡
階段3：密鑰分發
分發密鑰類型：
| 密鑰 | 長度 | 作用 | 是否必選 |
|---|---|---|---|
| LTK | 128-bit | 鏈路加密 | √ |
| IRK | 128-bit | 解析私有地址 | △ |
| CSRK | 128-bit | 數據簽名 | △ |
| EDIV+RAND | 64-bit | 快速重連 | △ |
安全策略：
AES-CCM加密：所有密鑰分發過程強制加密
雙向確認：Key Distrib字段協商分發內容
綁定存儲：成功分發后建立綁定關系
1.3 四大配對方法對比
| 方法 | MITM防護 | 適用場景 | 安全強度 | 操作復雜度 |
|---|---|---|---|---|
| Just Works | × | 耳機/手環 | ★☆☆☆☆ | 零操作 |
| Passkey Entry | √ | 鍵盤+顯示設備 | ★★★☆☆ | 用戶輸入6位碼 |
| Numeric Comparison | √ | 手機/平板 | ★★★★☆ | 用戶確認數字 |
| OOB | √ | 支付設備/門禁 | ★★★★★ | 近場通信輔助 |
OPPO 2023真題：“智能門鎖與手機配對時，為何推薦OOB+Numeric Comparison組合？”
答案：OOB提供初始信任錨點，Numeric Comparison防中間人攻擊，雙重保障支付級安全
真題示例：
問題：SMP 配對中，ECDH 算法的作用是？
A. 生成隨機數
B. 計算共享秘鑰
C. 驗證設備名稱
D. 壓縮傳輸數據
答案：B（ECDH 用于生成雙方的共享秘鑰）
1.4?密鑰類型與用途對比
考點：IRK/LTK/STK 的區別與應用場景
解析：
| 密鑰類型 | 全稱 | 長度 | 生成方式 | 主要用途 |
|---|---|---|---|---|
| IRK | 身份解析密鑰 | 16 字節 | 設備出廠預存或配對時生成 | 設備綁定（存儲在安全數據庫）、簽名驗證 |
| LTK | 長期密鑰 | 7~16 字節 | 配對時通過 ECDH 生成 | 鏈路層加密（LL 層數據加密） |
| STK | 短期密鑰 | 16 字節 | 配對時臨時生成 | 連接層完整性校驗（防止數據篡改） |
| CSRK | 證書簽名密鑰 | 16 字節 | 帶外數據（OOB）提供 | 增強防中間人攻擊（僅安全模式 4） |
真題示例：
問題：以下哪個密鑰用于藍牙設備的長期綁定？
A. LTK
B. STK
C. IRK
D. CSRK
答案：C（IRK 是設備綁定的核心密鑰，存儲后可用于快速重連）
1.5?安全模式與配對方法
考點：安全模式 1/4 的區別及配對方法適用場景
解析：
安全模式 1（傳統安全模式）
- 特點：配對在 L2CAP 層進行，支持三種配對方法：
- Just Works：無用戶交互（風險高，適合低安全設備如耳機）。
- 數字比較：雙方顯示 6 位數字，用戶確認匹配（如智能手表配對）。
- 帶外數據（OOB）：通過 NFC 等外帶通道傳輸密鑰（高安全場景）。
- 防攻擊：不強制防中間人攻擊（MITM），需顯式啟用。
安全模式 4（LE 安全連接）
- 特點：配對在鏈路層（LL）進行，強制使用橢圓曲線加密（ECDH），默認啟用 MITM 保護。
- 配對方法：僅支持數字比較和 OOB，不支持 Just Works（提升安全性）。
真題示例：
問題：以下哪種配對方法支持防中間人攻擊？
A. Just Works
B. 數字比較（安全模式 4）
C. 帶外數據（OOB）
D. B 和 C
答案：D（安全模式 4 的數字比較和 OOB 方法強制 MITM 保護）
1.6? 防中間人攻擊（MITM）機制
考點：MITM 保護的核心原理與驗證步驟
解析：
SMP 通過以下步驟實現 MITM 保護（以數字比較為例）：
- 生成簽名哈希（H）：雙方用共享秘鑰（DHKey）和 IRK 計算哈希值 H。
- 用戶確認數字（X）：計算 X = H 的低 6 位十進制數，用戶需在兩設備上看到相同 X。
- 隨機數校驗（R）：交換隨機數 R 和 R'，確保雙方未被中間人篡改數據。
真題示例：
問題：SMP 如何防止中間人攻擊？（多選）
A. 使用橢圓曲線加密（ECDH）
B. 用戶確認配對碼（數字比較）
C. 驗證設備 IRK 簽名
D. 僅允許帶外數據配對
答案：ABC（ECDH 確保密鑰安全生成，數字比較和 IRK 簽名防止中間人偽造）
二、歷年真題深度解析
2.1 單選題：SMP 配對階段
題目：SMP 配對中，協商配對方法和加密算法是在哪一階段？（2024?高通嵌入式面試題）
A. 密鑰生成階段
B. 配對請求階段
C. 連接加密階段
D. 身份認證階段
答案：B
解析：在第一階段的Pairing Request和Pairing Response中，雙方協商配對方法（如數字比較）、加密算法（AES-CCM）等參數。
2.2 多選題：安全模式區別
題目：以下關于藍牙安全模式的說法，正確的是？（藍牙技術認證考試）
A. 安全模式 1 支持 Just Works 配對
B. 安全模式 4 強制防中間人攻擊
C. 安全模式 1 的配對在鏈路層進行
D. 安全模式 4 僅支持 LE 設備
答案：ABD
解析：安全模式 1 的配對在 L2CAP 層進行，安全模式 4（LE 安全連接）僅適用于 BLE 設備，且強制 MITM 保護。
2.3 簡答題：密鑰生成流程
題目：簡述 SMP 生成 LTK 的步驟。（2023?華為硬件崗面試題）
參考答案：
- ECDH 交換公鑰：發起方和響應方生成 ECDH 公鑰對，交換公鑰 A 和公鑰 B。
- 計算共享秘鑰（DHKey）：雙方用對方公鑰和自身私鑰計算 DHKey。
- 生成臨時密鑰（LTK）：通過 DHKey、隨機數 R 和設備地址，使用 AES-CCM 算法生成 LTK。
- 驗證 LTK：通過
Pairing Confirm和Pairing Random消息確保雙方 LTK 一致。
題目（配對方法選擇）：當雙方設備均支持LE Secure Connections時，應優先采用哪種配對方法？（2023年字節跳動）
解析：
?答案：優先使用LE Secure Connections配對方式，當OOB不可用時根據IO能力選擇Numeric Comparison或Passkey Entry。
題目（Secure Connections優勢）：“對比Legacy Pairing，LE Secure Connections如何提升安全強度？”（蘋果2023）
技術對比：
| 特性 | Legacy Pairing | Secure Connections |
|---|---|---|
| 密鑰長度 | 可變(7-16字節) | 固定128位 |
| 加密算法 | AES-CCM | ECDH+AES-CCM |
| MITM保護 | 依賴用戶操作 | 內置數字比較 |
| 密鑰類型 | STK過渡 | 直接生成LTK |
| 抗量子攻擊 | × | △（P-256曲線） |
答案：通過ECDH交換和固定128位LTK，避免TK弱密鑰問題
2.4 分析題：MITM 攻擊場景
題目：假設中間人截獲配對請求，如何通過 SMP 機制發現攻擊？
參考答案：
- 簽名驗證失敗：中間人無法偽造合法設備的 IRK 簽名，導致
Signature消息校驗失敗。 - 數字不匹配：若使用數字比較，雙方生成的 6 位數字 X 不同，用戶會拒絕配對。
- 隨機數篡改：中間人修改隨機數 R 或 R'，導致雙方計算的 LTK 不一致，加密后數據無法解密。
題目（配對方法選擇）：“運動手環（無顯示屏）與手機配對時，為何采用Just Works而非Passkey Entry？”（小米2022社招）
解題思路：
分析IO能力：手環=NoInputNoOutput，手機=KeyboardDisplay
查配對矩陣：NoInputNoOutput+KeyboardDisplay → Just Works
安全權衡：手環無輸入輸出能力，無法進行Passkey交互
答案：受限于IO能力，強制使用Just Works
題目（密鑰分發錯誤）：“設備綁定后重新連接失敗，抓包顯示Encryption Failed，可能原因是什么？”（華為2023）
故障樹分析：
?解決方案：
檢查兩端存儲的LTK是否一致
確認EDIV/RAND在重連時未變更
驗證Key Size≥7字節
2.5 應用題：設備綁定流程
題目：簡述藍牙設備綁定（Bonding）的作用及涉及的密鑰。（2024?蘋果嵌入式面經）
參考答案：
作用：
- 存儲設備身份密鑰（IRK），實現快速重連（無需重新配對）。
- 建立信任關系，后續連接可跳過復雜認證步驟。
涉及密鑰：
- IRK：綁定后存儲在雙方安全數據庫，用于驗證設備身份。
- LTK/STK：綁定過程中生成，用于當前連接加密，可選擇是否存儲（按需）。
題目（密鑰長度要求）：SMP協議規定的最小和最大加密密鑰長度分別是多少？ （2024年騰訊）
解析：
- 核心規范V5.4明確要求：7字節（56位）至16字節（128位）
- 常見陷阱：易混淆AES-128的128位與密鑰長度參數
答案：最小7字節（56位），最大16字節（128位）
題目（中間人防御）：在BLE Secure Connections中，如何防御ECDH公鑰交換階段的中間人攻擊？（2022年華為）
解析：
- 使用帶外（OOB）通道預先交換公鑰
- 數字比較法驗證公鑰指紋
- 結合MacKey進行消息認證
答案：通過OOB通道預先交換公鑰，并利用f6函數生成的校驗值進行雙向驗證。
三、考官最愛問的3個問題
1. Just Works真的不安全嗎？
在無用戶交互場景（如傳感器網絡）是合理方案，配合后續加密傳輸可保障數據安全
2. Passkey Entry的6位碼如何轉換為128位TK？
*示例：019655 → 0x4CC7 → TK=0x0000...00004CC7*6
3. 綁定(Bonding)后為何還需要配對？
密鑰過期：LTK超過存儲期限
安全升級：從Just Works升級為MITM保護
新服務授權：訪問更高安全等級服務
四、記憶技巧
4.1 核心概念速記法
- 配對三階段：1.?協商（參數）→ 2.?生成（密鑰）→ 3.?加密（連接），聯想 “相親三步：聊需求→定關系→見家長”。
- 密鑰用途：
- IRK：身份證（長期綁定，證明 “我是我”）。
- LTK：房門鑰匙（臨時加密，當前連接可用）。
- STK：監控密碼（校驗數據，防止篡改）。
- 安全模式對比：
- 安全模式 1：傳統配對，可選安全等級（類似酒店門鎖，可刷卡或密碼）。
- 安全模式 4：LE 專屬，強制高安全（類似銀行 U 盾，必須驗指紋）。
4.2 對比記憶表
| 配對方法 | 用戶交互 | MITM 保護 | 適用設備 |
|---|---|---|---|
| Just Works | 無 | 可選 | 耳機、音箱（低安全） |
| 數字比較 | 確認 6 位數字 | 強制（安全模式 4） | 手表、智能家居（中安全） |
| 帶外數據（OOB） | NFC 觸碰等 | 強制 | 醫療設備、工業控制器（高安全） |
SMP 是藍牙設備實現安全連接的核心協議，其設計融合了現代密碼學（ECDH/AES-CCM）和用戶交互安全（數字比較 / OOB）。掌握 SMP 需重點關注：
- 配對流程：三階段交互細節及關鍵消息（如
Pairing Request/Confirm）。 - 密鑰體系：IRK/LTK/STK 的生成邏輯與應用場景。
- 安全增強：安全模式 4 的強制 MITM 保護機制和橢圓曲線算法的作用。
