在 iOS 上通过蓝牙进行类似 TLS 的加密？答案

【问题标题】：TLS-like encryption over Bluetooth on iOS?在 iOS 上通过蓝牙进行类似 TLS 的加密？
【发布时间】：2016-12-04 09:55:15
【问题描述】：

所以，这可能是一个非常特殊的情况，但我希望有人可以在这里帮助我。

我需要通过蓝牙与外围设备通话。我们还控制其固件的设备。现在的问题是：我们需要确保没有人可以窃听，因为要发送的信息是保密的。这意味着我们需要加密通信。

据我所知，蓝牙 LE 4.2 支持加密，但我们必须能够支持比 6s 更旧的 iPhone。这意味着：没有 BLE 4.2，也没有内置加密。

换句话说：我们需要自己构建加密。外围开发人员和我同意使用 TLS 握手来传达密钥交换，以减少我们可能破坏的东西的数量。

过去几天我一直在寻找解决方案以及如何解决这个问题。然而，这似乎是一个非常具体的案例，并没有很多人处理过。我能找到的所有库都依赖于套接字。我能找到的关于 iOS 套接字的所有信息都是 IP 网络，而不是蓝牙。

有人有这种蓝牙通信的经验吗？或者其他一些建议？也许我忽略了一些明显的解决方案？

谢谢:)

【问题讨论】：

在 iphone4s 及更高版本和 iPad mini 及更高版本（即任何具有 BLE 的设备）上支持加密 GATT 属性。 BLE 4.2 具有更好的加密和对加密整个连接的支持，但它为您提供的主要功能是在配对期间防止 MITM 攻击。这对您来说风险很大吗？
你的外设有多少 RAM / 代码空间，你的 cpu 有多快？
Pre-v4.2 BLE 确实支持 AES-CCM 加密，但对窃听的保护有限。也就是说，如果窃听者在 iPhone 和外围设备之间的配对过程中出现，它可以获取共享密钥并在未来的加密通信中进行监听。如果在配对过程中窃听者不在场，它将无法破译加密数据。
你的目标是什么？只是为了保护您的固件吗？如果是这样，请将加密密钥安全地存储在外围设备中，以及用于签名验证的 RSA 公钥。然后只需发送加密和签名的固件。
@Paulw11 据我所知（如果我错了，请纠正我）您需要在智能手机上输入一个代码，该代码显示在蓝牙外围设备上，以便您可以绑定。但是：我们的外围设备没有显示器。无法粘合。

标签： ios sockets encryption bluetooth tls1.2

【解决方案1】：

TLS 的整个基础建立在信任之上，即证书、证书颁发机构和证书链，并确保所有发送和接收的数据都经过身份验证。您可以说整个安全性依赖于身份验证部分。加密本身非常简单。您应该回答的一个问题是：

是否可以连接到模仿您的协议的外围设备，即不是您制造的外围设备？如果没有，在您的前提下，您必须在每个外围设备中拥有一些（唯一的）秘密，例如私钥。对应的公钥可以由你自己的 CA 签名。 CA 的公钥可以捆绑在您的智能手机应用程序中（因此您的应用程序中只需要一个密钥，而不是所有外围设备都需要一个密钥）。这样您就可以验证您连接的外围设备是否由您的公司制造。此公钥也应该是外围设备的标识符。如果您的外围设备中没有私钥/公钥对并且无法进行密码比较并且没有任何共享的对称密钥，据我所知，这是不可能避免中间人攻击的。

由于每部智能手机最初也必须未经身份验证，因此如果您需要稍后恢复会话，则需要在外围设备中存储分配给每部智能手机的一些唯一 ID。

考虑到这一点，您基本上有三种不同的选择：

尝试修改一些现有的 TLS 服务器软件，例如 mbedtls，以通过 BLE 而不是套接字发送所有数据包。我觉得这可能很重要，因为它似乎是基于阻塞套接字的概念。
只需阅读https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5246 上的 TLS 规范，并实现一个仅包含您需要的功能的最小 TLS 服务器。这实际上并不像看起来那么难，如果你只做一个最小的实现并使用现有的构建块，如 RSA、AES、SHA-2、ECDHE、X.509 证书解析代码（你可以在这里找到那些：@ 987654322@)。
提取 TLS 中的重要部分并制作一个没有所有协商参数的简化协议（因为它们可以被硬编码）。例如，您不需要发送并且能够解析所有类型的消息（例如 ClientHello）、处理碎片等。只需直接发送随机值、证书、签名数据、加密数据即可。

【讨论】：

已过时，但对新手来说可能会很有趣。 (1) 也可以使用非阻塞 I/O 来完成。 mbedtls（和其他 SSL 实现）确实支持这一点。除非您是安全专家，否则不要选择 (2) 或 (3)，即使在这种情况下，也不建议这样做。永远不要自己动手。