BLEBoy

目的

トレーニングとテストに使用できるすべてのBLEペアリング方式（帯域外（OOB）ペアリングを含む）をサポートするBLEペリフェラルを作成します。ペリフェラルは設定可能で、市販のパーツを使用して簡単に再作成できるものでなければなりません。

概要

BLEBoyは、Adafruit nRF52 Featherボードを使用して実装されたBLEペリフェラルであり、Bluetooth仕様（https://www.bluetooth.com/specifications/bluetooth-core-specification）に記載されているすべてのBLEペアリング方式をサポートするように更新されています。BLEBoyを使用すると、GAPセキュリティパラメータ（LESC、OOB、MitM、IO機能など）をオンザフライで更新でき、ユーザーはさまざまなペアリング方式（および各方式が提供するセキュリティレベル）を試すことができます。また、シリアル経由でのOOBデータ送信もサポートしており、他のツールがOOBペアリング用のBLE OOB NFCレコードを構築できるようにします。

このツールは、「Training」フォルダにあるトレーニングモジュールと併用して、BLEセキュリティについて学習できます。

注意： このデバイスは、BLEセキュリティトレーニングでの使用を目的としています。セキュアなアプリケーションではコードを使用しないでください。コード内で使用されている乱数ジェネレータの一部は、暗号学的に安全とは見なされていません。必要に応じて、NRF52 Nordic SDKの新しいバージョンで提供されているセキュアなRNG APIをこの目的に使用できます。

要件

必要なハードウェア

• nRF52 Feather（https://www.adafruit.com/product/3406）
• OLED Featherwing（https://www.adafruit.com/product/2900）
• Joy Featherwing（https://www.adafruit.com/product/3632）
  • 割り込みピンとして設定できるように、ピン27を必ずショートしてください（ボード底面のパッドをはんだ付けすることで実現できます）。別の割り込みピンを使用する場合は、BLEBoyコードの変更が必要です。
• Feather Tripler（https://www.adafruit.com/product/3417）
  • 必須ではありませんが、コンポーネントの接続が簡単になります。
• Feather用のMicro-USBケーブル（コードのアップロード、およびペリフェラル側でのPasskey Entryアソシエーションモデルの処理に必要）
• Bluetooth 4.0をサポートし、開発者向けオプションが有効になっているAndroidスマートフォン（https://developer.android.com/studio/debug/dev-options.html）
  • これは、CydiaからインストールしたBTCompanionを搭載したジェイルブレイク済みiOS（バージョン10未満）デバイスでも実行できます。ただし、簡単にするため、ここではAndroidのみを扱います。

注記：OOBおよびPasskey Entry（パスキーをペリフェラル側で入力する方式）のペアリングアソシエーションモデルを処理するには、Micro-USBケーブルをnRF52 Featherに接続し、シリアル通信（ボーレート9600）を待ち受ける必要があります。この同じシリアル接続は、ステータス情報やデバッグ情報の出力にも使用されます。

オプションのハードウェア

• OOB NFCの例を試す場合
  • PN532 Breakout（https://www.adafruit.com/product/364）
  • FTDIケーブル（BLEBoyはAdafruit FTDI Friendを使用してテスト済み - https://www.adafruit.com/product/284）
  • NTAG213 NFCタグ
• Featherへの電源供給にMicro-USBケーブルが不要になるLIPOバッテリー
• ソリューション用のハードケース。OLEDはかなり壊れやすく、鋭い圧力で簡単にひび割れる可能性があります。

必要なArduinoライブラリ

arduino-menusystemとBluefruit52Libは変更されているため、それらを除くすべてのライブラリは、それぞれのソースからインストールできます。変更されたライブラリの変更ログは、3rdPartyChanges.txtにあります。

あるいは、このプロジェクトの「libraries」フォルダに含まれるライブラリを使用して、開発時に使用されたライブラリと同じバージョンを使用することもできます。

• Adafruit GFX（https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library）
• Adafruit SSD1306（https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306）
• Adafruit nRF52
  • まず、https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide のインストール手順に従ってください（Debianの手順は後述します）。注意： 必ずボードバージョン0.6.0をインストールしてください。
  • 次に、下記の「カスタムBluefruit52Libのインストール」の手順に従ってください。
• Micro-ecc（https://github.com/kmackay/micro-ecc）
• Adafruit Seesaw（https://github.com/adafruit/Adafruit_Seesaw）
• arduino-menusystem（https://github.com/jonblack/arduino-menusystem）
  • librariesフォルダにある修正版を使用してください。

ハードウェアのセットアップ

以下は、上記のセクションに記載されている必要なハードウェアを使用してBLEBoyを組み立てるためのセットアップ手順です。

1. 各FeatherボードとFeatherwingにオスのピンヘッダをはんだ付けします。
2. Joy Featherwingのボード底面を確認し、ピン27の前にあるOption Interrupt Pinパッドにはんだを盛ります。
3. Triplerにメスのピンヘッダをはんだ付けします。
4. 3つのFeatherボードすべてをTriplerに接続します（順序は任意ですが、簡単にするため、OLEDを一番上、nRF52を中央、Joyを一番下に配置しています）。

ソフトウェアのインストール

BLEBoyコードをnRF52 Featherにプログラムするには、次の手順に従います。

• Arduino IDEをインストールします。
• Arduino IDE内にAdafruit nRF52 Featherボードのリソースをインストールします（https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide/arduino-bsp-setupを参照）。
  • nRF52ボードバージョン0.6.0を使用して開発およびテストされています。他のバージョンでは正常に動作しない場合があります。
• サードパーティのArduinoライブラリをインストールします（上記の「必要なArduinoライブラリ」セクションに記載）。
• Adafruit Bluetooth52Libを、このリポジトリ内のBluetooth52Libフォルダに置き換えます。
• このリポジトリ内のlibrariesフォルダにある修正版のarduino-menusystemライブラリをインストールします。
• BLEBoyをnRF52 Featherにアップロードします。
• nRF52 Featherへのシリアル接続を設定します（ボーレート9600）。
• （オプション）OOB NFCペアリング用にPN532を設定します

DebianでのArduinoとAdafruit nRF52リソースのインストール

• 最新のArduino IDEをダウンロードします。
• https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide/arduino-bsp-setup の手順に従います。
  • OSXおよびLinux：Arduino IDEによるBSPインストールを使用したインストール手順に従い、必ずnrfutil Pythonラッパーをインストールしてください。
  • このページには、問題が発生した場合のトラブルシューティング手順もいくつか含まれています。
• https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide/arduino-board-setup の手順に従って、cp260xドライバをインストールします。
• Linuxの場合、http://playground.arduino.cc/linux/all#permission の手順に従って、シリアルデバイスにアクセスするための正しい権限を設定します。

カスタムBluefruit52Libのインストール

• カスタムBluefruit52Libフォルダを次の場所にコピーします（はインストール環境によって異なります）：
  • OS X : ~/Library/Arduino15/packages/adafruit/hardware/nrf52/<version>/libraries
  • Linux : ~/.arduino15/packages/adafruit/hardware/nrf52/<version>/libraries
  • Windows: %APPDATA%\Local\Arduino15\packages\adafruit\hardware\nrf52\ <version> \libraries

サードパーティライブラリのインストール

• 「必要なArduinoライブラリ」に記載されているサードパーティライブラリをインストールします。
• BLEBoyのlibrariesフォルダからarduino-menusystemを、ユーザーのArduinoライブラリフォルダにコピーします。

または

• 「libraries」内のフォルダをユーザーのArduinoライブラリフォルダにコピーします。
  • 通常は ~/Arduino/libraries または C:\Users\ <user> \Documents\Arduino\libraries にあります

（オプション）NFC経由のOOBペアリング用PN352のインストール

• Pythonのnfcpy（https://nfcpy.readthedocs.io/en/latest/）とPySerial（http://pyserial.readthedocs.io/en/latest/pyserial.html）をインストールします。
• PN532をFTDIケーブル（Adafruit FTDI Friendでテスト済み）に接続し、ホストに接続します。
• BLEBoyデバイスをホストに接続します。
• 上記2つの手順のシリアルポートを確認し、OOB解析用Pythonスクリプトを更新して、それらのポートを使用するようにします。