BLE 设备地址

BLE 设备之间连接，靠的是地址——相当于门牌号。

地址类型	比喻	特点	谁在用
PUBLIC 地址（公共地址）	固定门牌号	芯片出厂写入，全球唯一，永不变	master 镜像的 TV
RANDOM 静态地址	自己贴的门牌号	每次开机可能变，但同一生命周期内不变	遥控器常见
RPA（Resolvable Private Address，可解析私有地址）	加密门牌号	每次开机（甚至每次连接）都变；只有持有 IRK 的人才能把它"解开"看到真实身份	6.1 镜像的 TV（配置启用时）

关键概念：IRK（Identity Resolving Key，身份解析密钥）。它是一把"万能解码器"——如果设备 A 在配对时把自己的 IRK 给了设备 B，那么之后 A 无论换了多少个 RPA 门牌号，B 都能用 IRK 解出"哦，这是 A"。

核心要点：用了 RPA，就必须把 IRK 分发给对端。否则对端看到的只是一个个不认识的随机地址。

IRK（身份解析密钥）是 BLE 隐私特性（Privacy）中的核心 16 字节密钥，用于：

1. 生成 RPA：用 IRK 对随机数做 AES-128 加密，生成"可解析的私有地址"

2. 解析 RPA：持有同一 IRK 的对端能把这个随时变化的随机地址还原成设备的真实身份地址（Identity Address），实现"防跟踪但认得出来"

代码中定义：
#define SMP_IRK_LEN 0x10      // 固定 16 字节
IRK 在 BLE 安全体系中的位置
BLE 配对/绑定后产生一组"分发密钥"（Distribution Keys），（对端密钥块）
uint8_t IRK[SMP_IRK_LEN];      // 对端 IRK
uint8_t LTK[SMP_ENC_KEY_LEN];  // 长期加密密钥（链路加密用）
uint8_t CSRK[SMP_CSRK_LEN];    // 签名密钥（数据签名用）
uint16_t EDIV; uint64_t Rand;  // 加密参数

• LTK → 加密数据链路

• CSRK → 数据签名（防止篡改）

• IRK → 地址隐私（身份识别），三者职责分离

  配对成功后结果上抛，包含本端与对端 IRK
  (void)memcpy_s(pairResult.localIRK, SMP_IRK_LEN, g_smpPairMng.local.IRK, SMP_IRK_LEN);
  (void)memcpy_s(pairResult.peerIRK,  SMP_IRK_LEN, g_smpPairMng.peer.IRK,  SMP_IRK_LEN);

IRK 的生命周期

1. 本机 IRK 的注入 上层应用/系统配置通过 BTM → SMP 逐级设置：

• 服务层：ble_adapter.cpp→ BTM_SetLocalIdentityResolvingKey(&btmKey)

• 安全层：btm_le_sec.c→ 存入 g_localIdentityResolvingKey（每台设备一份）

• SMP 层： SMP_SetIRK() → SMP_SetLocalIrk() 写入 g_smpLocalIRK 同时还需设置本机身份地址 SMP_SetIdentAddr（ 默认值示例）： static BtAddr g_smpLocalIdentAddr = { .type = 0x01, .addr = {0xFF, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05} };

1. 配对时的 IRK 分发（获取对端 IRK） 配对成功后进入密钥分发阶段，IRK 通过 SMP 命令 Identity Information 传输（在已加密链路上）：

• 发送方：smp_cmd.c:260 SMP_SendIdentityInformation()，明文载荷 = 16 字节 IRK： PacketPayloadWrite(pkt, irk, offset, SMP_IRK_LEN); // 

• 接收方：主设备/ 从设备，校验配对状态机步骤后存入对端密钥块： if (memcpy_s(SMP_GetPairMng()->peer.IRK, SMP_IRK_LEN, (uint8_t *)BufferPtr(buffer), SMP_IRK_LEN) != EOK) ... 之后还有 Identity Address Information 命令将 IRK 与真实身份地址绑定下发。

1. Secure Connections 模式：IRK 可从 DHKey 派生 SC 配对时双方交换 P-256 公钥，用 HCI_LeGenerateDHKey 计算 DHKey（，DHKey 经 key derivation（k1/k2/k3 函数）派生 LTK/IRK/CSRK。

2. 持久化存储 每台已配对设备的 IRK 存档在安全数据库中，供日后解析：

• BTM_GetRemoteIdentityResolvingKey(addr, irk)：按地址查某台设备的 IRK

• BTM_GetAllRemoteIdentityResolvingKey(&irks, &count)：导出所有已配对设备的 IRK 列表

• 扫码时配对信息从设备数据库恢复：把历史 IRK 写回 pairedDevice.remoteIdentityResolvingKey

IRK 的核心用途：生成与解析 RPA

生成 RPA（ SMP_GenerateRPA → SMP_GenRpaTask）

uint32_t number = RandomGenerate();                    //  随机数
memcpy_s(address, sizeof(address), &number, SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN);  // 低24位 = prand
address[0x00] &= 0x7Fu;   address[0x00] |= 0x40u;      // 最高2位置 0b01
encryptParam.key = param->irk;                         // 密钥 = IRK
SMP_SendLeEncryptCmd(&encryptParam, SMP_GENERATE_RPA_STEP_1, ...);   // AES-128

回调中补齐高 24 位哈希：address + SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN = AES 加密结果 → 完成 RPA = hash(IRK, prand) | prand。

解析 RPA（ SMP_ResolveRPA）

memcpy_s(message, ..., addr + SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN, SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN);  // 取出prand
ret = SMP_Aes128(irk, SMP_IRK_LEN, message, sizeof(message), encryptedData); 
if (memcmp(encryptedData, addr, SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN) != 0x00) {
  ret = SMP_RESOLVE_RPA_RESULT_NO;      // 哈希不符 → 不是该IRK生成的地址
} else {
  ret = SMP_RESOLVE_RPA_RESULT_YES;     // 匹配 → 身份确认
}

异步版 SMP_AsyncResolveRPA投递到 SMP 处理队列，SMP_ResolveRpaStep1用 AES 结果逐位 memcmp 比对。

扫描侧批量解析

收到广播报告后，对地址类型为随机的设备用已配对设备的 IRK 列表逐一尝试：

const uint8_t *keyPtr = info->IRKList[info->resolveIndex].irk.key;
ret = SMP_AsyncResolveRPA(addrPtr, keyPtr);    

解析成功后在 GapResolveRPAResult里把随机地址替换回真实身份地址并上抛上层：

BTM_UpdateCurrentRemoteAddress(&info->IRKList[info->resolveIndex].addr, &info->addr);
// 此后上层看到的都是稳定的身份地址，而非15分钟一换的随机地址

安全特征

特性	代码体现
IRK 永不裸传	仅在配对完成后经加密链路用 Identity Information 命令分发
防跟踪	外人无 IRK，只能看到每 15 分钟轮换的随机地址
可识别	持 IRK 者可还原身份地址，跨设备互认
硬件加速可选	hardware/software AES-128 双实现， SMP_Aes128Hardware/Software
IRK 丢失即身份失效	被删绑定后 IRK 清除，对方将无法再解析本设备 RPA

全景链路

上层应用/BleConfig ──设置──▶ BTM_SetLocalIdentityResolvingKey
    │
    ▼
 SMP_SetIRK──▶ g_smpLocalIRK 
    ├──▶ 生成RPA: SMP_GenerateRPA  ── AES-128(IRK,prand) ──▶ 广播每15分钟换新地址
    │
    ├──▶ 配对分发: SMP_SendIdentityInformation ──加密链路──▶ 对端 peer.IRK
    │
    ├──▶ 扫描解析: 广播地址 + IRKList ──▶ SMP_AsyncResolveRPA ──▶ 还原真实身份地址
    │
    └──▶ 设备数据库存储──▶ dsoftbus 组网识别

一句话总结：IRK 是 BLE 隐私机制的灵魂密钥——持有 IRK 就能生成"看起来随机、可自行解析"的私有地址，让陌生设备无法持续跟踪你，而信任设备（已配对）永远认得你。本仓库中从 SMP 协议到 GAP 扫描、安全层存储再到跨设备组网（dsoftbus）完整实现了这套机制。

RPA（Resolvable Private Address，可解析私有地址）是 BLE 的 Privacy 特性。

地址类型枚举见 foundation/communication/bluetooth/interfaces/inner_api/include/bluetooth_def.h

• PUBLIC=0x00 公开地址

• RANDOM=0x01 随机地址

• NON_RPA=0x02 不可解析私有地址

• RPA=0x03 可解析私有地址

RPA 是 BLE 隐私机制（Privacy 1.2）中用于防跟踪的地址：设备以每 15 分钟轮换的随机地址对外广播/连接，外人无法关联到同一设备；而已配对设备因持有双方的 IRK（身份解析密钥），能把这个随机地址"解析"回设备真实身份地址（Identity Address）。

地址格式（48 位）
┌────────────── 48 bit 蓝牙地址 ──────────────┐
│  最高2位 = 0b01 (随机私有类型)                 │
│  ┌──────────────┬──────────────┐            │
│  │  hash(24bit) │  prand(24bit)│            │
│  └──────────────┴──────────────┘            │
│   hash = AES-128(IRK, prand) 取低24位       │
└─────────────────────────────────────────────┘

• 生成方： SMP_GenerateRPA() 用本地 IRK（Identity Resolving Key，16 字节）对 24 位随机数 prand 做 AES-128 加密，取结果低 24 位作哈希拼出地址

• 解析方： SMP_AsyncResolveRPA() 对端设备持有同一 IRK，对接收到的 RPA 重新计算，哈希比对一致即可将随机地址还原为真实身份地址（Identity Address），从而实现"外人看不出是谁，熟人认得出"

#define SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN 0x03 /* hash与prand各占3字节(24bit) */ 

constexpr int BLE_CHANGE_RPA_ADDRESS_INTERVAL = 15 * 60 * 1000; /* 15分钟轮换 */

RPA 生成完整链路

1. 服务层触发 广播开启且地址类型为 RPA 时请求"生成可解析私有地址"：

SetRpaAddrAndTypeToBtm()
case BLE_ADDR_TYPE_RPA: {
 ret = GAPIF_LeGenResPriAddr(&BleAdapter::GenResPriAddrResult, this);
 // 阻塞等待回调（BLE_THREAD_WAIT_TIMEOUT 超时保护）
}

1. GAP 接口封装 GAPIF_LeGenResPriAddr() // → GapRunTaskBlockProcess → GAP_LeGenResPriAddrAsync → SMP_GenerateRPA

2. SMP 核心：随机数与地址组装（ SMP_GenerateRPA → SMP_GenRpaTask）

uint32_t number = RandomGenerate();                     // 取随机数
memcpy_s(address, ..., &number, SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN);  // 低24位作为prand
address[0x00] &= 0x7Fu;                                 //  清最高位
address[0x00] |= 0x40u;                                 //  置最高2位=0b01
...
encryptParam.key = param->irk;                          // AES-128 密钥 = IRK
SMP_SendLeEncryptCmd(&encryptParam, SMP_GENERATE_RPA_STEP_1, ...);

1. 加密完成回调：补全 hash（ SMP_GenerateRpaStep1）

SMP_MemoryReverseCopy(pEncCmdData->address + SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN,   //
 returnParam->encryptedData, SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN);   // 加密结果低24位 → 高24位
SMP_MemoryReverseCopy(address, pEncCmdData->address, sizeof(address));
SMP_NotifyCbGenRpa(SMP_GENERATE_RPA_STATUS_SUCCESS, address);

1. 写回控制器（蓝牙地址生效） 生成回调 BleAdapter::GenResPriAddrResult将 RPA 通过 GAP/BTM 下发给 HCI：

btAddr.type = BLE_ADDR_TYPE_RANDOM;
BTM_SetLeRandomAddress(&btAddr);      // → HCI_LeSetRandomAddress → 控制器
BTM_SetOwnAddressType(BLE_ADDR_TYPE_RANDOM);

1. 扩展广播（EXT ADV）单独设地址 //GenResPriAddrResultTask() GAPIF_LeExAdvSetRandAddr(advStartHandle, &btAddr.addr[0]); // 传统广播: GAPIF_LeAdvSetRandAddr

15 分钟轮换机制（隐私防跟踪的精髓）

广播启动成功即挂一个周期性定时器：

if (BleConfig::GetInstance().GetBleAddrType() == BLE_ADDR_TYPE_RPA) {
 startIter->second.timer_ =
     std::make_unique<utility::Timer>(std::bind(&TimerCallback, this, advStartHandle));
 startIter->second.timer_->Start(BLE_CHANGE_RPA_ADDRESS_INTERVAL, true);  // 15分钟,重复
}

到点执行 TimerCallback——先停播、换地址、再开播，避免旧地址残留：

SetAdvEnableToGap(false);                    // ① 停止广播
GAPIF_LeGenResPriAddr(&GenResPriAddrResult, advertiser);  // ② 生成新RPA（阻塞等待）
SetAdvEnableToGap(true);                     // ③ 用新地址重新广播

扩展广播对应 TimerCallbackEx，轮换完在 GenResPriAddrResultTask 里重新开启。 地址轮换期（合法扫描窗口内广播停止）由 STOP_ADV_TYPE_RESOLVING_LIST 流程管理：停播失败则立即重试。

RPA 解析完整链路（扫描/连接侧认"老朋友"）

1. 扫描收到随机地址后批量尝试解析维护 reportRPAResolveList，对每条广播报告，用所有已配对设备的 IRK 轮流试：

const uint8_t *keyPtr = info->IRKList[info->resolveIndex].irk.key;
ret = SMP_AsyncResolveRPA(addrPtr, keyPtr);   // 投递到SMP队列异步解析

IRK 列表来源：BTM_GetAllRemoteIdentityResolvingKey()，即从已配对设备数据库导出所有 IRK。

1. SMP 解析实现 SMP_AsyncResolveRPA→ SMP_ResolveRpaStep1：

// 用待试IRK对地址hash部分做AES-128，与prand比较
if (memcmp(returnParam->encryptedData, pEncCmdData->address,
        BT_ADDRESS_SIZE - SMP_RPA_HIGH_BIT_LEN) != 0x00) {
 SMP_ResoRpaStep1Failed(pEncCmdData);    // 不匹配 → 换下一个IRK
} else {
 SMP_ResoRpaStep1Success(pEncCmdData);   // 匹配 → 身份确认
}

同步版 SMP_ResolveRPA内部同样是 SMP_Aes128(irk, ...) 后 memcmp。

1. 解析成功后替换为真实身份地址

GapResolveRPAResult：
if (status == SMP_PAIR_STATUS_SUCCESS && result == true) {
 if (memcmp(...irk...) == 0) {
     BTM_UpdateCurrentRemoteAddress(&info->IRKList[info->resolveIndex].addr, &info->addr);
     // 把扫描到的随机地址替换成该配对设备的身份地址后上抛
 }
 info->doCallback = true;    // 触发上层地址解析事件
} else {
 info->resolveIndex++;       // 换下一个IRK继续试
}

此后上层看到的是稳定身份地址，可与设备数据库关联，实现"换地址也认得出"。 全链路图

【生成侧】
  BleConfig(addrType=RPA) ─▶ BleAdapter::SetRpaAddrAndTypeToBtm
      └─▶ GAPIF_LeGenResPriAddr
            └─▶ SMP_GenerateRPA (smp.c:878) ──RandomGenerate──▶ prand
                  └─▶ AES-128(IRK, prand) 
                        └─▶ SMP_GenerateRpaStep1 拼装 2bit|hash|prand
                              └─▶ BTM_SetLeRandomAddress ─▶ HCI_LeSetRandomAddress ─▶ 控制器
      └─▶ 每15分钟定时器: 停播→重生成→开播 
【解析侧】
收到广播/扫描报告(addrType=RANDOM)
  └─▶ IRK列表逐个试: SMP_AsyncResolveRPA 
        └─▶ SMP_ResolveRpaStep1 memcmp比较 
              ✓ 匹配 ─▶ GapResolveRPAResult ─▶ BTM_UpdateCurrentRemoteAddress 还原身份地址
              ✗ 不匹配 ─▶ resolveIndex++ 试下一个IRK

RPA = 用 IRK 周期生成的"可自解析随机地址"，本仓库实现要点：

1. 防跟踪：15 分钟一轮换（BLE_CHANGE_RPA_ADDRESS_INTERVAL），外人看到的地址永远在变

2. 可识别：配对设备持 IRK 可逆推出身份（SMP_ResolveRPA + IRK 列表遍历）

3. 三层协作：service 层（定时器与地址类型配置）→ GAP 层（扫描解析调度、地址下发）→ SMP 层（AES 加密生成/解析核心）

4. 密钥前提：RPA 的生死完全由 IRK 决定（上一条回复），两者是 BLE 隐私机制的一体两面

SMP 配对与密钥分发：交换钥匙的过程

BLE 配对（SMP 协议）的本质是双方协商并交换"钥匙"，配对成功后双方各自保存一份bond（信任档案），里面记录着对方的地址和钥匙：

密钥	作用	由哪条 SMP 消息分发
LTK（长期密钥）	加密连接的"大门钥匙"	Encryption Information（加密信息）
EDIV / Rand	LTK 的"编号"，找回钥匙用	Central Identification
IRK	解析对方 RPA 地址的"解码器"	Identity Information + Identity Address（身份信息）

回连（Reconnection）流程

配对完成后，以后每次开机都不用重新配对，而是走"回连"：

遥控器按键唤醒 → 发广播（含地址）→ TV 扫描到 → 发起连接
→ 加密验证（TV 用 bond 里的 LTK 加密链路）→ 加密成功 → HID 通道建立 → 可用

关键点：加密验证的前提是"双方都能把对方的地址和 bond 对上号"。TV 对遥控器加密，遥控器必须能回答"我认识你吗、你的钥匙是哪个"。