Secure Simple Pairing，简称SSP，其流程主要分为六个部分：

1. • IO capabilities exchange
2. • Public key exchange
3. • Authentication stage 1
4. • Authentication stage 2
5. LINK KEY CALCULATION
6. LMP AUTHENTICATION AND ENCRYPTION

接下来将逐个介绍这个六个部分的内容。

IO capabilities exchange

在ssp的过程中，有两个角色：“Initiator ”和“Responder ”，他们是如何确认的呢？主动发起 IO capabilities exchange流程的那一方就是Initiator，而另一方就是Responder 。

IO capabilities exchange 是干嘛的呢？

在平常的配对中，有如下的场景：

1. 手机和键盘配对，我们会被要求在键盘上面输入字符。
2. 手机和音箱配对的时候，我们往往不需要额外的操作。
3. 手机和手机的配对的时候，我们往往要在两只手机的屏幕上面都要点击一下配对。

上面的场景就是配对的设备之间经过IO capabilities exchange之后来确定了双方进行配对所选取的最合适的配对算法。配对算法有如下的几种：

1. Numeric comparison
2. Passkey entry
3. Out of band

手机和键盘进行配对的场景就属于Passkey entry，而手机和音箱的配对属于Numeric comparison，Out of band 是属于带外数据的通信，这里基本用不到，不作细节介绍。

那么接下来的一个问题是：IO capabilities exchange 和配对算法的选取的具体的映射关系是什么样的呢？

请看下图：

上面这个图是根据设备的input和ouput的能力来归结出来的一个综合的IO能力，下面这张图是根据这个IO能力来选择不同的流程：

上面两张图都是比较容易理解的，这里举两个例子来说明一下（往往是如下的情况，并不绝对，严格来说还是要看IOcap）：

最后看看这一流程的空中交互：

OIcap的整个流程图如下：

ssp的第二个阶段是Public key exchange

首先看一下这个部分流程图：

这里交换的public key其实设备自己生成的，还有一个screct key，这两者组成一对key。从上图可以看出，当得到了对方了public key之后就进行了DHKey的计算，DHKey最终会参与到link key的计算当中。

因为public key比较大，它是分多比包来传输的。从上图可以看出它是先传输的header部分，然后在传输palyload部分。

air log中该过程的交互如下：(下图只展示了responder-->initiator部分)

这一部分主要介绍两种配对协议：

首先来看看

Numeric Comparison

这个配对协议的使用场景，上面已经分析过，这里再次重复一下。

1. 当双方的设备都有output的能力的时候，比如两个手机进行配对，这个时候两只手机的界面需要用户去确认的。
2. 当一方设备有output的能力，但是另一方设备是no input or output的时候，比如手机和音箱进行配对的时候，这种情况和上一种的情况的区别是不要用户去确认，这种情况其实也可以称为just work

下面从btsnoop中看一下两者的区别：下面是（TV和TV配对）

如果用户不去确认屏幕上面显示的value，那么最终就会出现LMP response timeout的错误：

而如果用户在屏幕上面点击取消配对的话，那么相应的log如下:

这边抓了一下air log发现，如是在确认界面直接点击取消配对的话，那么controller端是直接发送LMP Detach的报文，那么在对方的host就只会收到一个disconnection event。

在spec中规定是要下一次initiator进行DHKey check的时候，responder才通告验证失败：

以上是关于该协议的流程部分，下面看一下该协议的算法部分：

上面的图片都有注释，比较容易看懂，这里就不再过多解释。在配对章节的基本思想都是如下：

一方通过随机值rand与某个配对算法（之前协商好的）计算出一个confirm值，然后把rand值和confirm值发送给对方，让对方去check。

接下来看 这一阶段的另一个配对协议Passkey Entry Authentication

这个配对协议的典型应用场景就是键盘和TV的配对。

下面看一下其流程：

从上面的流程图可以看出来，其校验的套路还是一样，首先按照某种算法计算出confirm 值，并发送给对方，然后双方再交换各自参与计算confirm值的random值，然后依次使用对方发送过来的值进行计算看是否和对方发送过来的confirm值相等。

下面看一下 校验过程的详细流程图：

上面的流程图也很容易理解，参照上面的注释应该能看懂，这里不做过多注释。下面看一下该流程在air log中的表现：

下面是对应的btsnoop：

上面两张图是对应于按键的输入流程输入流程。输入完成之后开始计算：注意上面流程图显示了计算要计算20次，下图简单展示几次交互过程：

接下来看看Authentication Stage 2

这一阶段主要的工作就是DHKey的验证，这个流程非常的简单，如下：

DHKey校验完成之后，那么之后的流程就是要生成link key了。这里需要说明一下的是 DHKey是在前面进行public key交换之后就生成了。

下面来看看link 可以的生成过程：LINK KEY CALCULATION

其link key的计算算法如下：

我们可以看出，其中输入参数都是双方已经校验过的，并且参数是一致的，如果双方计算不出错的话，输出的link key也是一致的。

从上面的这个图可以看出来，双方计算了link key之后还会再进行一轮校验，以保证生成的link key确实是一样的。相应的air 中的情况如下：

到此link key就生成了，这个key标志着配对完成。之后只要两者没有删除link key，还是可以回连的。回连的流程就不会再走一系列的生成key的动作，而是直接验证link key。

最后来看看encryption的过程：

在air 中的交互如下：

上面的流程是生成KC，下面是key作用于数据包的示意图：

这个流程的意思就是通过link key以及一些其他的信息生成一个Kc，然后Kc又参与某种算法生成Kcipher，最终由这个key 对接下来发送的数据进行加密。这里要注意的是加密是针对于baseband层的payload，加密并不会对header进行加密。

到此ssp流程分析完毕。