在本系列文章的榜首部分，咱们评论了蓝牙低功耗(BLE)4.2的数据长度扩展(DLE)和低功耗。在本文中，咱们将评论蓝牙低功耗的隐私维护功用、蓝牙4.2的新增功用以及为何这些改变可以使BLE设备愈加维护隐私和节能。
隐私维护是BLE设备避免被不受信赖的设备追寻的才能。BLE设备在播送数据包内运用48比特地址，假如该地址被其他设备解码了，那么依据这个地址就可以盯梢该BLE设备的移动。为了维护BLE设备的隐私，受信赖的BLE设备将运用同享密钥“身份解析密钥”(Identity Resolving Key, IRK)的同享密钥。两个具有此同享密钥的BLE设备可以彼此辨认。一台BLE设备先运用该同享密钥生成一个随机的“可解析私有地址”发送出来，另一台设备则选用同一密钥来解析该私有地址。
蓝牙设备地址
蓝牙设备运用48比特的设备地址。设备地址被分类为：
• 公有设备地址
• 随机设备地址
1. 公有设备地址：公有设备地址由每台设备的公司ID和公司分配ID组成，遵从IEEE 802-2001规范。公司ID和公司分配ID值均为24比特，构成总数为48比特的地址，如图1所示。
图1：公有设备地址
2. 随机设备地址：望文生义，随机设备地址是随机生成的地址。随机设备地址分为两种类型：
• 静态随机地址
• 私有随机地址
2.1 静态随机地址：静态随机地址可以是出厂前在设备上预先设定好的，也可以在每次开关机循环后更改一个新值。但是，只要设备经过一次完好的开关机循环后才可以更改此地址。假如在运转期间更改了该地址，存储在对端设备中的地址将失效，而且将不行再运用旧地址进行从头衔接。静态随机地址有以下要求：
• 两个最高有用位恒为1
• 一切随机位数值都不能为0
• 一切随机位数值都不能为1
图2：静态随机地址
私有随机地址分两种类型 – 不行解析私有地址和可解析私有地址。
2.1.1不行解析的私有地址：不行解析的私有地址随机生成，而且每次衔接都会发生改变。不行解析的私有地址有以下要求：
• 两个最高有用位恒为0
• 一切随机位数值都不能为0
• 一切随机位数值都不能为1
该地址不能和静态地址或公有地址相同。
2.1.2可解析私有地址(RPA)
可解析私有地址(RPA)是BLE设备隐私维护的重要支柱。RPA是指运用随机数字和身份解析密钥(IRK)所生成的地址。两个设备在配对期间同享IRK，其存储在设备的内置存储器中。两台配对设备除了同享IRK之外，还同享一个称为身份地址的固定地址。该身份地址可以是公有的或是随机的静态地址类型。因较早进行绑定的设备存有IRK和身份地址，因而可以解析配对设备的私有地址。图3所示为可解析私有地址的格局。
在RPA中，24比特的Hash是IRK和prand的函数。Prand是24比特的数字，它包含22个随机位数值以及2个固定的最高有用位数值;如图3所示。
图3：可解析私有地址
可解析私有地址的生成：可解析私有地址是与IRK和prand一同生成的。
Prand是随机生成的，有以下要求：
• prand的两个最高有用位数值应等于2b01
• prand的一切位元数值都不能为0
• prand的一切位元数值都不能为1
地址中的Hash部分则是运用prand和设备的128位IRK传递到加密函数“e”生成。此加密函数的输出切断为24个最低有用位数值，便是Hash数值。
Hash=e(IRK，prand *)，切断为24位
*为了使prand的长度与IRK相同，prand增加了104位数值为0的空白位，保证原有的最低有用位坚持不变。
24比特prand和24比特Hash组合生成随机地址。
可解析私有地址的解析： B设备假如具有A设备的IRK，则可以解析该A设备的可解析私有地址。可解析私有地址有24位的prand和24位的Hash。B设备经过A设备的prand和IRK来解析地址。当B设备接收到A设备的可解析私有地址后，会从该地址提取出Hash和prand，运用其生成本地Hash值。本地Hash的生成方法与在地址生成期间的方法完全相同。
本地Hash= e(A设备IRK、prand)，切断为24位
假如B设备生成的本地Hash值与从地址中提取的A设备 Hash值匹配，则该地址被成功解析。假如B设备有一个以上对端的IRK，则该设备将为每个存储的IRK重复这一过程，以确认接收到的可解析私有地址是否与存储的某一个IRK相关，直到IRK中某一个地址匹配成功或许一切地址匹配完毕。
B设备在配对过程中收到对端设备的IRK和身份地址后，会将其与本地IRK一同存储在待解析列表中，用于将来解析私有地址。
在蓝牙4.1中，该解析列表保存在主机上，由主机完结地址解析，这意味着在每次收到附有可解析私有地址的播送包时，都需求主机参加解析地址。但在蓝牙4.2中，该解析列表保存在操控器中，由操控器解析私有地址，无需主机干涉;而假如主机运用独自的CPU操控，则意味着不需求唤醒设备中的主机，然后下降了全体功耗。即便关于运用相同的CPU履行操控器和主机的设备，由于地址不再需求经过不同的协议层，也可以经过削减解析地址所需的CPU循环次数而下降功耗。此外，在没有主机参加的情况下，地址在链路层解析，可提供更快的衔接。当在链路层完结地址解析时，Privacy 1.2也被称为链路层(LL)隐私。
可解析私有地址(RPA)超时
随机私有地址每隔一段时刻自动更新，进一步下降了设备被盯梢的可能性。该时刻距离由主机设置，为RPA超时设置计时。当计时过期时，IRK和新的prand将会生成新的RPA。关于Privacy 1.1，RPA的超时时刻固定为15分钟。蓝牙4.2中的Privacy 1.2将最小RPA超时时刻削减为1秒，而最大超时时刻可以为11.5小时。蓝牙4.2中RPA不断改变，私有设备难以被盯梢，然后进步了隐私性。
尽管蓝牙4.1和更旧的版别支撑可解析私有地址，但由于对衔接时刻的影响和功耗的影响约束了可用性。在运用RPA时，不能在Privacy1.1中运用比如设备过滤和定向衔接播送这样的功用。
设备过滤
设备过滤是指削减其需求呼应的同类设备数量，有助于削减功耗。设备在过滤功用启用时需求呼应的那些同类设备地址和地址类型，存储在白名单中。该白名单由主机装备并坚持在链路层。装备完结后，链路层用其来过滤对等设备。由于在蓝牙4.1中运用RPA时地址只能由主机解析，因而链路层不能过滤该设备。因而，关于蓝牙4.1，当运用RPA时不支撑设备过滤。由于设备需呼应每个对端设备，因而增加了私有蓝牙4.1设备的功耗。
在蓝牙4.2中，由于地址解析在链路层完结，即便运用RPA依然可以过滤设备。现在，不在白名单上的设备不需求主机干涉，因而下降了功耗。
定向衔接播送
该定向衔接播送PDU包含传达器的RPA，也包含想要衔接至的设备RPA。这使得两个设备之间的衔接变得更快。此外，辅佐设备不需求与不计划衔接的对等设备同享设备的详细详细信息。当根据蓝牙4.1的中心设备运用具有过滤隐私功用的设备时，定向衔接播送不行用，由于其不能在链路层解析地址。但是，蓝牙4.2支撑在链路层解析地址，因而支撑定向播送衔接。蓝牙4.2包含附加扫描过滤器方针设置，答应带可解析私有地址的定向播送。在辅佐设备选用定向衔接播送之前，有必要查看对等设备的中心地址解析特性。中心地址解析特性奉告设备对等设备是否支撑地址解析。
综上所述，运用可解析私有地址时，BLE设备很难被追寻到;而RPA频频改换且运用定向播送，则使得盯梢私有蓝牙4.2设备变得愈加困难。在链路层的地址解析可以加快衔接且下降功耗。此外，在蓝牙4.2中选用RPA时可以进行设备过滤，与运用蓝牙4.1或更旧版别的设备比较，可进步私有设备的功耗运用功率。
