BLEBoy

目标

创建一个支持所有 BLE 配对方式的 BLE 外设，可用于培训和测试，包括带外（OOB）配对。该外设必须是可配置的，并且易于使用消费级零件重新制作。

简介

BLEBoy 是一个使用 Adafruit nRF52 Feather 开发板实现的 BLE 外设，它已更新以支持蓝牙规范（https://www.bluetooth.com/specifications/bluetooth-core-specification）中描述的所有 BLE 配对方式。BLEBoy 允许即时更新 GAP 安全参数（LESC、OOB、MitM、IO 能力等），使用户可以试验各种配对方式（以及每种方式所提供的安全级别）。 它还支持通过串口发送 OOB 数据，以便其他工具构造用于 OOB 配对的 BLE OOB NFC 记录。

该工具可与“Training”文件夹中的培训模块一起使用，以了解 BLE 安全性。

注意：此设备旨在用于 BLE 安全培训。请勿在安全应用中使用代码。代码中使用了多个随机数生成器，这些生成器不被认为是加密安全的。NRF52 Nordic SDK 的更高版本提供了安全的 RNG API，如有需要可用于此目的。

要求

所需硬件

• nRF52 Feather（https://www.adafruit.com/product/3406）
• OLED Featherwing（https://www.adafruit.com/product/2900）
• Joy Featherwing（https://www.adafruit.com/product/3632）
  • 务必短接引脚 27（可以通过焊接开发板底部的焊盘来实现），以便将其配置为中断引脚。如果需要其他中断引脚，则需要修改 BLEBoy 代码。
• Feather Tripler（https://www.adafruit.com/product/3417）
  • 并非必须，但它可以简化组件连接。
• 用于 Feather 的 Micro-USB 线缆（上传代码和处理外设 Passkey Entry 关联模型时需要）
• 可使用电烙铁组装组件（焊接排针）
• 支持蓝牙 4.0 并已启用开发者选项的 Android 手机（https://developer.android.com/studio/debug/dev-options.html）
  • 也可以使用已越狱的 iOS（版本 <10）设备并从 Cydia 安装 BTCompanion。为简单起见，我们只介绍 Android。

注意：为了处理 OOB 和 Passkey Entry（在外设上输入口令）配对关联模型，需要将 Micro-USB 线缆连接到 nRF52 Feather 并监听串口通信（波特率 9600）。同一串口连接也用于打印状态和调试信息。

可选硬件

• 用于以下 OOB NFC 示例
  • PN532 Breakout（https://www.adafruit.com/product/364）
  • FTDI 线缆（BLEBoy 使用 Adafruit FTDI Friend 进行了测试 - https://www.adafruit.com/product/284）
  • NTAG213 NFC 标签
• 锂聚合物电池，免除使用 Micro-USB 线缆为 Feather 供电的需要
• 解决方案的外壳。OLED 相当脆弱，在尖锐压力下容易破裂。

所需的 Arduino 库

所有库都可以从各自的来源安装，但 arduino-menusystem 和 Bluefruit52Lib 已被修改。已修改库的变更日志可在 3rdPartyChanges.txt 中找到。

或者，用户可以使用本项目“libraries”文件夹中包含的库，以确保使用与开发期间所用版本相同的库。

• Adafruit GFX（https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library）
• Adafruit SSD1306（https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306）
• Adafruit nRF52
  • 首先，按照 https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide 上的安装说明操作（Debian 说明见下文）。注意： 务必安装开发板版本 0.6.0。
  • 接下来，按照下文“安装自定义 Bluefruit52Lib”中的说明操作。
• Micro-ecc（https://github.com/kmackay/micro-ecc）
• Adafruit Seesaw（https://github.com/adafruit/Adafruit_Seesaw）
• arduino-menusystem（https://github.com/jonblack/arduino-menusystem）
  • 使用 libraries 文件夹中找到的修改版本。

硬件设置

以下是使用上述各节所列必需硬件构建 BLEBoy 的设置说明：

1. 在每个 Feather 和各 Featherwing 上焊接公排针。
2. 在 Joy Featherwing 上，查看板底部，并在引脚 27 前面的 Option Interrupt Pin 焊盘上涂上焊锡。
3. 在 Tripler 上焊接母排针。
4. 将所有 3 个 Feather 板插入 Tripler（任何顺序都可以，但为了简单起见，我将 OLED 放在顶部，nRF52 在中间，Joy 在底部）。

软件安装

要使用 BLEBoy 代码对 nRF52 Feather 进行编程，请按照以下步骤操作：

• 安装 Arduino IDE。
• 在 Arduino IDE 中安装 Adafruit nRF52 Feather 开发板资源（请参阅 https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide/arduino-bsp-setup）。
  • 针对 nRF52 开发板版本 0.6.0 进行开发和测试。其他版本的效果可能有所不同。
• 安装第三方 Arduino 库（见上文“所需的 Arduino 库”部分）。
• 将 Adafruit Bluetooth52Lib 替换为本仓库中的 Bluefruit52Lib 文件夹。
• 安装位于本仓库 libraries 文件夹中的修改版 arduino-menusystem 库。
• 将 BLEBoy 上传到 nRF52 Feather。
• 设置与 nRF52 Feather 的串口连接（波特率 9600）。
• （可选）为 OOB NFC 配对设置 PN532

在 Debian 上安装 Arduino 及 Adafruit nRF52 资源

• 下载最新的 Arduino IDE。
• 按照 https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide/arduino-bsp-setup 上的说明操作。
  • OSX 和 Linux：确保安装 nrfutil Python 包装器（按照说明使用 Arduino IDE 完成的 BSP 安装来安装）。
  • 如果出现问题，此页面还包含一些疑难解答步骤。
• 按照 https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide/arduino-board-setup 上的说明安装 cp260x 驱动程序。
• 如果在 Linux 上，请按照 http://playground.arduino.cc/linux/all#permission 上的说明配置访问串行设备的正确权限。

安装自定义 Bluefruit52Lib

• 将自定义 Bluefruit52Lib 文件夹复制到（ 将因安装而异）：
  • 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

安装第三方库

• 安装“所需的 Arduino 库”中列出的第三方库。
• 将 arduino-menusystem 从 BLEBoy libraries 文件夹复制到您的用户 Arduino 库文件夹中。

或者

• 将“libraries”中的文件夹复制到用户 Arduino 库文件夹中。
  • 通常位于 ~/Arduino/libraries 或 C:\Users\ <user> \Documents\Arduino\libraries

（可选）通过 NFC 进行 OOB 配对的 PN352 安装

• 安装 Python nfcpy（https://nfcpy.readthedocs.io/en/latest/）和 PySerial（http://pyserial.readthedocs.io/en/latest/pyserial.html）
• 将 PN532 连接到 FTDI 线缆（使用 Adafruit FTDI Friend 测试），并将其连接到主机
• 将 BLEBoy 设备连接到主机
• 记下前面两步的串行端口，并更新 OOB 解析 Python 脚本以使用这些端口。