Urządzenie Bluetooth Low Energy (BLE)
Implementacja usługi Szybkie parowanie Google (GFPS) dla urządzeń BLE jest zgodna ze specyfikacją Bluetooth Core w wersji 4.2 lub nowszej.
Ten dodatek do specyfikacji Szybkiego parowania umożliwi obsługę w GFPS urządzeń korzystających tylko z protokołu Low Energy (LE) i urządzeń Low Energy Audio (LEA).
Poziomy zgodności
Słowa kluczowe „shall”, „must”, „will”, „should”, „may” i „can” wymienione w specyfikacji są wyjaśnione poniżej:
| Okres obowiązywania | Opis |
|---|---|
| shall | is required to – służy do określania wymagań. |
| musi | służy do wyrażania: naturalnej konsekwencji wcześniej podanego wymogu LUB niepodważalnego stwierdzenia faktu (które jest zawsze prawdziwe niezależnie od okoliczności). |
| będzie | it is true that – używane tylko w przypadku stwierdzeń faktów. |
| powinny | zaleca się – używane do wskazania, że spośród kilku możliwości jedna jest zalecana jako szczególnie odpowiednia, ale nie jest wymagana. |
| może | ma pozwolenie na – używane do zezwalania na opcje. |
| możemy | może – używane do powiązania stwierdzenia w sposób przyczynowy. |
Key-based Pairing Characteristic
Wiadomość od osoby poszukującej do dostawcy
Surowe żądanie type 0x00 w charakterystyce parowania opartego na kluczu używa bitu 4 do wskazania, czy urządzenie wyszukujące obsługuje specyfikację urządzenia BLE, a bitu 5 do wskazania, czy urządzenie wyszukujące obsługuje LE Audio.
| Oktet | Typ danych | Opis | Wartość | Obowiązkowe? |
|---|---|---|---|---|
| 0 | uint8 |
Typ komunikatu | 0x00 = Prośba o sparowanie na podstawie klucza |
Obowiązkowe |
| 1 | uint8 |
Flagi
|
różni się | Obowiązkowe |
| 2 - 7 | uint48 |
Możesz:
|
różni się | Obowiązkowe |
| 8–13 | uint48 |
Adres BR/EDR urządzenia wyszukującego | różni się | Występuje tylko wtedy, gdy ustawiony jest bit 1 lub 3 flagi. |
| n - 15 | Wartość losowa (sól) | różni się | Obowiązkowe |
Wiadomość od usługodawcy do klienta
Gdy bit 4 żądania jest ustawiony, nowy komunikat odpowiedzi type 0x02 dla charakterystyki parowania opartego na kluczu może być używany do udostępniania dodatkowych opcji łączenia urządzeniu wyszukującemu.
| Oktet | Typ danych | Opis | Wartość |
|---|---|---|---|
| 0 | uint8 |
Typ komunikatu | 0x02 = Rozszerzona odpowiedź na parowanie oparte na kluczu |
| 1 | uint8 |
Flagi
|
różni się |
| 2 | uint8 |
Liczba adresów dostawcy (w bieżącej wersji liczba ta wynosi 1 lub 2, ponieważ jeśli liczba jest większa lub równa 3, musimy zmienić tryb szyfrowania blokowego na AES-CTR) |
różni się |
| 3–8 lub 3–14 |
|
różni się | |
| 9–15 lub 15 | Wartość losowa (sól) | różni się |
Dostawca, który obsługuje specyfikację urządzenia BLE, powinien odczytać bity 4 i 5, aby poznać możliwości osoby szukającej.
- Gdy bit 4 ma wartość 0, dostawca ignoruje bit 5 i odpowiada w formacie
type 0x01. - Gdy bit 4 ma wartość 1,
- W przypadku dostawcy obsługującego tylko LE powinien on odpowiedzieć symbolem
type 0x02, aby wskazać preferencje dotyczące łączenia LE. - W przypadku dostawcy w trybie podwójnym może on odpowiedzieć wartością
type 0x02, aby wskazać preferencje dotyczące łączenia BR/EDR lub LE.
- W przypadku dostawcy obsługującego tylko LE powinien on odpowiedzieć symbolem
- W przypadku urządzeń LE Audio (LEA) w trybie podwójnym zobacz Przykład: parowanie z urządzeniem LEA w trybie podwójnym.
Charakterystyka PSM (Protocol Service Multiplexor) strumienia wiadomości
Aby obsługiwać strumień wiadomości na urządzeniach BLE, szybkie parowanie będzie tworzyć i utrzymywać kanał BLE L2CAP do wysyłania i odbierania wiadomości. Szybkie parowanie Serwer L2CAP musi implementować sterowanie przepływem oparte na kredytach LE.
Ta cecha umożliwia urządzeniu wyszukującemu odczytanie wartości PSM, a następnie nawiązanie bezpiecznego połączenia L2CAP na podstawie tej wartości.
| Charakterystyka usługi szybkiego parowania | Zaszyfrowane | Uprawnienia | UUID |
|---|---|---|---|
| PSM strumienia wiadomości | Tak | Odczyt | FE2C1239-8366-4814-8EB0-01DE32100BEA |
| Oktet | Typ danych | Opis | Wartość |
|---|---|---|---|
| 0 | uint8 |
Stan
|
różni się |
| 1–2 | uint16 |
Wartość PSM musi mieścić się w zakresie od 0x80 do 0xFF. | różni się |
Uwaga: w przypadku TWS są 2 komponenty: podstawowy i dodatkowy. W określonych warunkach role tych komponentów są wymienne. Załóżmy, że A jest komponentem głównym , a B – komponentem pomocniczym. Z powodu wyczerpania baterii w komponencie A komponent B musi przejąć rolę komponentu głównego. Ten scenariusz nazywa się role switch.
Po role switch, jeśli dostawca nie może obsłużyć strumienia wiadomości Szybkiego parowania, powinien aktywnie rozłączyć istniejące połączenie L2CAP. Wyszukiwarka Szybkiego parowania może następnie ponownie nawiązać połączenie strumienia wiadomości L2CAP z nowym komponentem podstawowym.
Dodatkowa cecha klucza dostępu
Ma to na celu zapewnienie ochrony przed atakami typu MITM w przypadku dodatkowych komponentów.
Ochrona przed atakami typu MITM w przypadku fałszywych użytkowników CSIS
Szybkie parowanie wymaga ochrony przed atakami typu MITM w ramach procedury parowania. CSIS nie zapewnia ochrony przed atakami typu „man-in-the-middle”, więc obecna konstrukcja FP dla wielu komponentów musi zostać rozszerzona, aby zapewnić ochronę przed takimi atakami w przypadku dodatkowych komponentów.
Definicja cechy
| Charakterystyka usługi szybkiego parowania | Zaszyfrowane | Uprawnienie | UUID |
|---|---|---|---|
| Dodatkowy klucz dostępu | Tak | Odczyt,zapis,powiadomienie | FE2C123A-8366-4814-8EB0-01DE32100BEA |
Wiadomości
Format wiadomości jest stosowany do operacji odczytu, zapisu i powiadamiania.
Format zaszyfrowanych danych
Zaszyfrowane dane są przesyłane za pomocą połączenia GATT Szybkiego parowania.
| Oktet | Typ danych | Opis | Wartość |
|---|---|---|---|
| 0-15 | uint128 | Zaszyfrowany dodatkowy blok kluczy dostępu | różni się |
Format nieprzetworzonych danych
Po odszyfrowaniu zaszyfrowanych danych za pomocą udostępnionego hasła format jest następujący:
| Oktet | Typ danych | Opis | Wartość |
|---|---|---|---|
| 0 | uint8 | Typ komunikatu | jeden z
|
| 1-3 | uint24 | 6-cyfrowy klucz dostępu | różni się |
| 4-9 | uint48 | Docelowy adres komponentu wiążącego | różni się |
| 10 | uint8 | Kod stanu, używany tylko w przypadku operacji odczytu. | Jedna z tych możliwości:
|
| 11-15 | Wartość losowa (sól) | różni się |
Główny (pierwszy sparowany komponent) jest pomostem między wyszukiwarką Szybkiego parowania a dodatkowymi komponentami parowania. Charakterystyka powinna być zgodna z tymi wytycznymi:
- Gdy dostawca otrzyma żądanie zapisu od urządzenia wyszukującego Szybkie parowanie, musi:
- Ustaw adres komponentu, który jest łączony
- Wysyłanie klucza dostępu do komponentu, z którym nawiązywane jest połączenie
- Ustaw kod stanu na Oczekujące, 0x01
- Gdy przed otrzymaniem klucza dostępu od komponentu, z którym nawiązywane jest połączenie, dostawca otrzyma jakiekolwiek żądanie odczytu, powinien zwrócić komunikat z kodem
- Klucz dostępu, dowolna wartość
- Adres komponentu, który ma zostać połączony
- Kod stanu oczekiwania, 0x01
- Zanim dostawca wyśle powiadomienie do urządzenia wyszukującego Szybkie parowanie, ustawia wynik
żądania odczytu za pomocą
- Klucz dostępu z komponentu, który jest parowany
- Adres komponentu, który ma zostać połączony
- Kod stanu powodzenia, 0x00
- Jeśli po stronie dostawcy wystąpi nieodwracalny błąd, ustaw wynik
- Klucz dostępu, dowolna wartość
- Adres komponentu, który ma zostać połączony
- Kod stanu błędu, 0x02
Więcej informacji znajdziesz na diagramie MITM 1 i diagramie MITM 2.
Wymagania dotyczące urządzeń LE
LE Advertising
W przypadku trybu wykrywalnego lub niewykrywalnego dostawca będzie używać RPA do reklamowania danych Fast Pair.
Możliwość łączenia
W przypadku urządzeń obsługujących LE urządzenie wyszukujące musi utworzyć powiązanie z istniejącym połączeniem LE. Po przejściu weryfikacji parowania opartego na kluczu Szybkiego parowania dostawca zezwala na powiązanie z RPA i ustawia możliwość wejścia/wyjścia na DisplayYesNo w przypadku weryfikacji kodu dostępu Szybkiego parowania.
Wymagania dotyczące urządzeń organów ścigania
LEA Advertising
W przypadku urządzeń dwutrybowych: w trybie wykrywania dostawca będzie reklamować dane Szybkiego parowania z adresem tożsamości. W przypadku trybu niewykrywalnego dostawca będzie reklamować dane Szybkiego parowania za pomocą RPA. Zdecydowanie zalecamy używanie starszych reklam (BT 4.2), aby zapewnić zgodność wsteczną ze starszymi urządzeniami. Klucz IRK należy zmienić za każdym razem, gdy urządzenie zostanie przywrócone do ustawień fabrycznych.
W przypadku urządzeń niedziałających w trybie podwójnym: W trybie wykrywalnym lub niewykrywalnym dostawca musi używać rozszerzonego reklamowania (BT 5.0) z RPA do reklamowania danych Fast Pair.
Reklama z możliwością połączenia LE zawierająca dane usługi FP musi zawierać identyfikator UUID CAS zgodnie z wymaganiami profilu adaptera Bluetooth (BAP 1.0.1) i profilu Common Audio.
Dostawca może wskazać możliwość LEA, umieszczając identyfikator UUID CAS (0x1853) w danych usługi (typ AD 0x16) lub w 16-bitowych identyfikatorach UUID klasy usługi (typ AD 0x02 lub 0x03), niezależnie od trybu wykrywania.
W przypadku niewykrywalnych reklam, jeśli w starszych reklamach nie ma wystarczająco dużo miejsca z powodu uwzględnienia danych o baterii i SASS, w odpowiedzi na skanowanie musi być uwzględniony identyfikator UUID CAS.
Możliwość łączenia LEA
Wyszukiwacz musi utworzyć powiązanie z istniejącym połączeniem LE. Po przejściu weryfikacji parowania opartego na kluczu Szybkiego parowania dostawca w trybie podwójnym zezwala na powiązanie z adresem tożsamości i adresem RPA, a dostawca w trybie innym niż podwójny zezwala na powiązanie z adresem RPA i ustawia możliwość wejścia/wyjścia na DisplayYesNo w przypadku weryfikacji kodu dostępu Szybkiego parowania.
Wewnętrzny kanał komunikacji między komponentami
Istniejące połączenie GATT jest utrzymywane w celu zapewnienia ochrony przed atakami typu „man-in-the-middle” w przypadku dodatkowych komponentów. Główny sparowany komponent będzie obsługiwać dostarczanie wiadomości między urządzeniem wyszukującym Szybkie parowanie a pozostałymi komponentami.
Komunikacja wewnętrzna jest wykorzystywana w przypadku Initial Pair i Subsequent Pair.
- Gdy procedura parowania na podstawie klucza zakończy się na komponencie głównym, komponent główny wyśle wiadomość, aby zmienić możliwości wejścia/wyjścia pozostałych komponentów.
- Po zakończeniu procesu Szybkiego parowania główny komponent wysyła wiadomość, aby zresetować możliwości wejścia/wyjścia pozostałych komponentów.
- Podczas wykonywania procedury dodatkowego klucza dostępu główny komponent powinien obsługiwać dostarczanie kluczy dostępu między wyszukującym Szybkiego parowania a pozostałymi komponentami.
Czas zmiany możliwości zamówienia reklamowego
- Zmiana możliwości wejścia/wyjścia na DisplayYesNo po zakończeniu procedury parowania opartego na kluczu
- Jeśli urządzenie ma wiele komponentów, wszystkie muszą mieć wartość DisplayYesNo
- Wyjątkiem, w przypadku którego Dostawca nie może zmienić możliwości IO na DisplayYesNo, jest
Retroactive Pair, którego bit 3 żądania parowania opartego na kluczu ma wartość 1. Więcej informacji znajdziesz w sekcji Wiadomość od Wyszukiwarki do Dostawcy.
- Przywracanie domyślnych ustawień funkcji wejścia/wyjścia
- Początkowe parowanie
- Jeśli połączenie LE zostanie przerwane, zakończ sesję Szybkiego parowania.
- Jeśli po sparowaniu urządzenia głównego w ciągu 15 sekund nie pojawi się dodatkowa prośba o zapisanie klucza dostępu, sesja szybkiego parowania zostanie zakończona.
- Jeśli po otrzymaniu dodatkowej prośby o zapisanie klucza dostępu komponent, który ma zostać sparowany, nie zostanie sparowany w ciągu 15 sekund, zakończ sesję Szybkiego parowania.
- Jeśli po połączeniu wszystkich komponentów w ciągu 15 sekund nie pojawi się żądanie zapisu klucza konta, zakończ sesję szybkiego parowania.
- Po otrzymaniu żądania zapisu klucza konta ustaw limit czasu na 15 sekund, aby zakończyć sesję szybkiego parowania.
- Kolejne parowanie
- Jeśli połączenie LE zostanie przerwane, zakończ sesję Szybkiego parowania.
- Jeśli po powiązaniu urządzenia głównego w ciągu 15 sekund nie pojawi się dodatkowa prośba o zapisanie klucza dostępu, sesja szybkiego parowania zostanie zakończona.
- Jeśli po otrzymaniu dodatkowej prośby o zapisanie klucza dostępu komponent, który ma zostać sparowany, nie zostanie sparowany w ciągu 15 sekund, zakończ sesję Szybkiego parowania.
- Po połączeniu wszystkich komponentów zakończ sesję Szybkiego parowania.
- Początkowe parowanie
Ukryj wskazanie interfejsu
Gdy słuchawki nie są gotowe do sparowania, dostawca powinien użyć type 0b0010, aby ustawić ukrywanie wskaźnika interfejsu danych klucza konta i poinformować urządzenie wyszukujące, aby nie wyświetlało kolejnego interfejsu parowania (patrz Ładunek reklamowy: dane konta Fast Pair).
Wymagania dotyczące urządzeń LE Audio
Wymagania dotyczące Bluetootha
Zobacz rekomendacje dotyczące słuchawek z Androidem i LE Audio.
Obsługa CTKD
W przypadku urządzenia dwutrybowego wymagane jest CTKD z LE do BR/EDR, które musi być zgodne z wymaganiami BAP.
Ogłoszenie o celu
Urządzenie peryferyjne powinno używać ukierunkowanego ogłoszenia, aby nawiązać połączenie z sparowanym urządzeniem centralnym. Komunikaty kierowane są zdefiniowane w specyfikacjach BAP i CAP na potrzeby zarządzania połączeniami zgodnie z tabelą 8.4 (s. 48/58) w CAP 1.0.
Obsługa serwera GATT EATT
EATT umożliwia urządzeniu centralnemu wysyłanie równolegle wielu transakcji GATT, gdy urządzenie jest sparowane. W przypadku urządzenia obsługującego CSIP zwiększy się wydajność połączenia profilu, a następnie wkrótce rozpocznie się procedura łączenia CSIP z innymi słuchawkami.
Solidne buforowanie GATT (zdecydowanie zalecane)
Jeśli dostawca nie jest pojedynczym urządzeniem, ale skoordynowanym zestawem z implementacją CSIP, aby zmniejszyć liczbę wyszukiwań usług i przyspieszyć połączenie, powinien zaimplementować buforowanie GATT zdefiniowane w Bluetooth 5.1.
Wymagania dotyczące Szybkiego parowania
LE Advertising
W przypadku trybu wykrywalnego lub niewykrywalnego, jeśli urządzenie ma wiele komponentów, dane Szybkiego parowania są reklamowane przez komponent główny. Jeśli urządzenie nie jest gotowe do kolejnego parowania, komponent dodatkowy może reklamować dane Szybkiego parowania w przypadku funkcji rozszerzonych. Zobacz Ukrywanie wskazania interfejsu.
Widoczność usługi GATT
Baza danych GATT musi być taka sama dla wszystkich połączeń GATT w transporcie LE. Usługa LE Audio (0x184E) musi być uwzględniona w bazie danych GATT połączenia Szybkiego parowania.
Przykład: parowanie z dostawcą LEA w trybie podwójnym
Scenariusz 1. Wyszukiwarka nie obsługuje LEA
Dostawca musi zapewnić zgodność wsteczną z Wyszukującym, który nie obsługuje LEA.
Komponenty
- Dostawca: A2DP/HFP/LEA
- Urządzenie wyszukujące: A2DP/HFP
Oczekiwane zachowanie podczas pierwszego i kolejnego parowania
- Dostawca reklamuje dane usługi Fast Pair (0xFE2C) z adresem tożsamości (początkowym) lub RPA (kolejnym).
- Korzystanie z reklam starszego typu
- Odbiorca otrzymuje reklamę dostawcy z adresem tożsamości na potrzeby wstępnego parowania lub RPA na potrzeby kolejnego parowania.
- Urządzenie wysyła żądanie parowania opartego na kluczu.
- Bit flagi 5 w żądaniu parowania opartego na kluczu jest ustawiony na 0.
- Dostawca wysyła odpowiedź na parowanie oparte na kluczu z adresem publicznym w jednym z tych formatów:
- Jeśli używany jest typ wiadomości 0x01, adres musi być adresem publicznym.
- Jeśli używany jest typ wiadomości 0x02
- Bit 0 musi mieć wartość 0
- Bit 1 musi mieć wartość 0
- Adres musi być adresem publicznym.
- Urządzenie wyszukujące tworzy połączenie z transportem BR/EDR.
- Możliwość wejścia/wyjścia jest ustawiona na DisplayYesNo w przypadku BR/EDR
- Urządzenie wyszukujące i urządzenie udostępniające przeprowadzają procedurę weryfikacji klucza dostępu Szybkiego parowania.
Scenariusz 2. Wyszukiwarka obsługuje LEA
Komponenty
- Dostawca
- Obsługa A2DP/HFP/LEA
- Pojedynczy komponent
- Seeker
- SupportA2DP/HFP/LEA
Oczekiwane zachowanie podczas pierwszego i kolejnego parowania
- Dostawca reklamuje dane usługi Fast Pair (0xFE2C) z adresem tożsamości (początkowym) lub RPA (kolejnym).
- Korzystanie z reklam starszego typu
- Urządzenie wysyła żądanie parowania opartego na kluczu.
- Bit flagi 5 w żądaniu parowania opartego na kluczu jest ustawiony na 1.
- Dostawca wysyła odpowiedź na parowanie oparte na kluczu z typem wiadomości 0x02
- Bit 0 musi mieć wartość 0
- Bit 1 musi mieć wartość 1
- Adres to Adres tożsamości
- Urządzenie Seeker tworzy powiązanie z istniejącym połączeniem LE w ramach transportu LE.
- Kierunek CTKD to LE do BR/EDR
- W przypadku LE funkcja IO jest ustawiona na DisplayYesNo.
- Urządzenie wyszukujące i urządzenie udostępniające przeprowadzają procedurę weryfikacji klucza dostępu Szybkiego parowania.
Scenariusz 3 – gdy osoba poszukująca pomocy obsługuje LEA i CSIP
Komponenty
- Dostawca
- Obsługa A2DP/HFP/LEA
- Wiele komponentów
- Główny komponent to BR/EDR/LE
- Komponent dodatkowy jest dostępny tylko w przypadku LE
- Seeker
- Obsługa A2DP/HFP/LEA
Oczekiwane zachowanie podczas pierwszego i kolejnego parowania
- Główny komponent rozgłasza dane usługi Szybkie parowanie (0xFE2C) z adresem tożsamości (początkowym) lub RPA (kolejnym).
- Korzystanie z reklam starszego typu
- Urządzenie wysyła do głównego komponentu prośbę o sparowanie na podstawie klucza.
- Bit flagi 5 w żądaniu parowania opartego na kluczu jest ustawiony na 1.
- Główny komponent wysyła odpowiedź na parowanie oparte na kluczu z typem wiadomości 0x02
- Bit 0 musi mieć wartość 0
- Bit 1 musi mieć wartość 1
- Adresy są podane poniżej:
- Pierwszy adres to adres tożsamości głównego komponentu.
- Drugi adres to adres, z którym można się połączyć w przypadku komponentu dodatkowego. Komponent dodatkowy używa tego adresu również do reklamowania CSIP.
- Urządzenie wyszukujące tworzy połączenie z głównym komponentem na istniejącym połączeniu LE.
- Kierunek CTKD to LE do BR/EDR
- W przypadku LE funkcja IO jest ustawiona na DisplayYesNo.
- Wyszukiwarka tworzy połączenie z komponentem dodatkowym, którego adres pochodzi z rozszerzonej odpowiedzi na parowanie oparte na kluczu.
- Możliwość wejścia/wyjścia musi mieć wartość DisplayYesNo. W przeciwnym razie odrzuć prośbę o sparowanie.
- Urządzenie wyszukujące i urządzenie udostępniające przeprowadzają procedurę ochrony przed atakami typu MITM w celu sparowania komponentu dodatkowego. Urządzenie udostępniające musi zaimplementować oba scenariusze.
- Urządzenie wyszukujące czeka na połączenie z komponentem dodatkowym
Schemat sekwencyjny ataku MITM
W tej sesji opisujemy sekwencję procedury ochrony przed atakami typu MITM.
Pobieranie klucza dostępu z komponentu, który jest parowany, za pomocą powiadomienia
Pobieranie klucza dostępu z komponentu, który jest powiązany przez odczyt
Znany problem
FP dla organów ścigania został zoptymalizowany pod kątem Androida V(Androida 15).
Z kolei napotkaliśmy wiele problemów ze słuchawkami, które obsługują LEA, ale nie mają prawidłowej implementacji Szybkiego parowania przez LEA (czyli tylko Szybkie parowanie przez Classic). Na przykład gdy identyfikator RPA dostawcy nie jest generowany przez prawidłowy klucz IRK i nie można rozpoznać adresu. Nie udało nam się przetestować wszystkich konfiguracji słuchawek, ale nasze ograniczone testy wykazały różne problemy, w tym brak wyświetlania powiadomień o baterii słuchawek, brak funkcji przełączania dźwięku (SASS), powszechne problemy z początkowym i kolejnym parowaniem oraz inne.
Z tego powodu zdecydowanie zalecamy partnerom wdrożenie specyfikacji Szybkie parowanie – LEA zarówno w przypadku nowych urządzeń, jak i urządzeń już dostępnych na rynku (za pomocą aktualizacji bezprzewodowych), które obsługują tryb podwójny.