01藍(lán)牙設(shè)備地址的類(lèi)型

所有藍(lán)牙設(shè)備都應(yīng)具有一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備地址 (BD_ADDR)，該地址（及其地址類(lèi)型）可以唯一地（一定范圍內(nèi)唯一）標(biāo)識(shí)該設(shè)備。使用者如果不了解其概念，看上去可能會(huì)有很多疑惑，甚至容易造成侵權(quán)問(wèn)題。

藍(lán)牙的設(shè)備地址分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是 Public，一類(lèi)是 Random 的。其中 Random 類(lèi)地址里面又分為靜態(tài)地址和私有地址。私有地址又分為不可解析的私有地址和可以解析的私有地址。這些地址類(lèi)型列舉如下：
? Public Bluetooth address // 1
? Random Bluetooth address
o Static address // 2
o Private address
Non-resolvable private address // 3
Resolvable private address // 4

上述 4 種地址類(lèi)型都使用 48bit 的地址長(zhǎng)度。地址類(lèi)型不同，48bit 地址的格式也會(huì)不同；設(shè)備地址類(lèi)型和設(shè)備地址共同用于唯一標(biāo)識(shí)該設(shè)備。另外需要注意以下幾點(diǎn)：
? Public 或者 Random 地址類(lèi)型的標(biāo)識(shí)在鏈路層的廣播包 PDU Header 中，不在48bit 地址的內(nèi)容中。
? Random 類(lèi)型下的三種地址類(lèi)型，使用 48bit 地址的高 2bit 進(jìn)行標(biāo)識(shí)。
? 48bit 地址都相同的兩個(gè)設(shè)備，如果它們分別屬于 Public 或者 Random 地址類(lèi)型，則它們是兩個(gè)不同身份的藍(lán)牙設(shè)備。

設(shè)備應(yīng)至少使用一種類(lèi)型的設(shè)備地址，也可以同時(shí)使用兩種。該設(shè)備可以通過(guò)它使用的任何設(shè)備地址來(lái)尋址。設(shè)備的身份地址是它在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中使用的 Public 設(shè)備地址或Random 靜態(tài)設(shè)備地址。如果一個(gè)設(shè)備使用可解析的私有地址，它也應(yīng)該有一個(gè)身份地址。每當(dāng)比較兩個(gè)設(shè)備地址時(shí)，比較應(yīng)包括設(shè)備地址類(lèi)型（即如果兩個(gè)地址的類(lèi)型不同，即使兩個(gè) 48 位地址相同，它們也不同）。

如果公司有購(gòu)買(mǎi) Public 地址，則建議用 Public。如果沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)地址，又沒(méi)有設(shè)備地址隱私需求，則建議使用 Random Static Device Address。

1.1. Public Bluetooth Address

在傳統(tǒng)藍(lán)牙和 BLE 中，原則上來(lái)說(shuō)，使用 Public 地址需要向 IEEE 申請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)，使用未授權(quán)的 Public 地址如果和已授權(quán)的 Public 地址發(fā)生地址沖突，可能會(huì)面臨法律糾紛。使用Public 地址還需要涉及到地址的管理、購(gòu)買(mǎi)等流程。本文的后面舉例描述了購(gòu)買(mǎi) Public 地址的流程。

1.2. Random Static Device Address

藍(lán)牙更新到了 BLE 版本之后，為了讓設(shè)備廠(chǎng)商可以節(jié)省購(gòu)買(mǎi) Public 地址授權(quán)的費(fèi)用，引入了 Random 類(lèi)型的地址。從前文可知，Random 地址類(lèi)型又分為靜態(tài)（Static）類(lèi)型和隱私（Private）類(lèi)型。靜態(tài)類(lèi)型的地址格式如下：

靜態(tài)地址是隨機(jī)生成的48位地址，應(yīng)滿(mǎn)足以下要求 :
? 地址的隨機(jī)部分至少有一位應(yīng)為 0
? 地址的隨機(jī)部分至少有一位應(yīng)為 1

設(shè)備可以選擇在每次電源循環(huán)后將其靜態(tài)地址初始化為新值。設(shè)備在初始化后不得更改其靜態(tài)地址值，直到設(shè)備重新上電。

注意：如果設(shè)備的靜態(tài)地址發(fā)生更改，則存儲(chǔ)在對(duì)端設(shè)備中的地址將無(wú)效，并且將失去使用舊地址重新連接的能力。

1.3. Random Non-Resolvable Private Address

隱私地址主要是為了解決隱私問(wèn)題。根據(jù)其是否可解析，又分成不可解析地址類(lèi)型和可解析地址類(lèi)型，不可解析地址類(lèi)型的地址格式如下：

? 地址的隨機(jī)部分至少有一位應(yīng)為 1
? 地址的隨機(jī)部分至少有一位應(yīng)為 0
? 地址不得等于 Public 地址

不可解析地址會(huì)周期更新（建議值是 15 分鐘），這類(lèi)地址在實(shí)際應(yīng)用中比較少用。

1.4. Random Resolvable Private Address

所謂可解析地址（RPA），是指可以把一個(gè)周期變化的地址解析為唯一的身份地址。使用隨機(jī)可解析地址類(lèi)型的設(shè)備應(yīng)具備兩個(gè)地址，一個(gè)地址用于標(biāo)識(shí)該設(shè)備，稱(chēng)為身份地址（Identity Address），另一個(gè)則為隨機(jī)可解析地址（RPA）。一般情況下，設(shè)備會(huì)廣播RPA，身份地址保存在本地。對(duì)端設(shè)備可通過(guò)解析 PRA 進(jìn)一步獲得其身份地址。

要生成可解析的私有地址，設(shè)備必須具有本地身份解析密鑰 (IRK) 或?qū)Χ松矸萁馕雒荑€ (IRK)?？山馕龅乃接械刂窇?yīng)使用 IRK 和隨機(jī)生成的 24 位數(shù)字生成。隨機(jī)數(shù)稱(chēng)為prand，應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：
? prand 的隨機(jī)部分至少有一位為 0
? prand 的隨機(jī)部分至少有一位為 1

特征如下：
1）由兩部分組成：
高位 24bits 是隨機(jī)數(shù)部分，其中最高兩個(gè) bit 為“10”，用于標(biāo)識(shí)地址類(lèi)型；
低位 24bits 是隨機(jī)數(shù)和 IRK 經(jīng)過(guò) hash 運(yùn)算得到的 hash 值，運(yùn)算的公式為 hash = ah(IRK, prand)。

2）當(dāng)對(duì)端 BLE 設(shè)備掃描到該類(lèi)型的藍(lán)牙地址后，會(huì)使用保存在本機(jī)的 IRK，和該地址中的 prand，進(jìn)行同樣的 hash 運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果和地址中的 hash 字段比較，相同的時(shí)候，才進(jìn)行后續(xù)的操作。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)作 resolve（解析），這也是 Non-Resolvable Private Address/Resolvable Private Address 命名的由來(lái)。
3）以 T_GAP(private_addr_int)為周期，定時(shí)更新。哪怕在廣播、掃描、已連接等過(guò)程中，也可能改變。
4）Resolvable Private Address 不能單獨(dú)使用，因此需要使用該類(lèi)型的地址的話(huà)，設(shè)備要選擇 Public Device Address 或者 Static Device Address 中的一種作為其身份地址。

02MAC 地址相關(guān)函數(shù)

下面介紹兩個(gè)比較重要的和 MAC 設(shè)置相關(guān)的函數(shù)。

// 配置 MAC 地址的函數(shù)

其中不同的 offset 設(shè)置的數(shù)值不一樣，和 MAC 地址相關(guān)的主要是這兩個(gè)：
? 0x00: CONFIG_DATA_PUBADDR_OFFSET
?0x2E: CONFIG_DATA_STATIC_RANDOM_ADDRESS

//配置使用哪種 MAC 地址的函數(shù)：

Identity_Address_Type :
? 0x00: Public Address
? 0x01: Static Random Address

03藍(lán)牙 Random 靜態(tài)設(shè)備地址的生成與設(shè)置參考方法

為了方便一些客戶(hù)生成免費(fèi)的相對(duì)唯一的 MAC 地址，下面列舉一個(gè)使用芯片出廠(chǎng)唯一的 UID 來(lái)生成 MAC 地址的參考方法?；驹硎峭ㄟ^(guò)讀取芯片的 UID，然后再進(jìn)行 Hash計(jì)算，截取需要的 46bit 作為隨機(jī)部分的靜態(tài)地址。理論上這種方法生成的 MAC 地址重復(fù)的幾率很小，在 2 的 40 多次方分之一的幾率重復(fù)，因此實(shí)際工程應(yīng)用中可以認(rèn)為它相對(duì)比較唯一。

Hash 計(jì)算這部分參考了開(kāi)源的算法庫(kù)，鏈接地址如下：
https://github.com/B-Con/crypto-algorithms/blob/master/sha256.c

sha256.c這個(gè)庫(kù)文件在當(dāng)前開(kāi)發(fā)平臺(tái)上需要修改前面一個(gè)頭文件包含：

將 “#include” 更改為 “#include”

以下部分偽代碼適用于 BlueNRG 系列和 STM32WB 系列

// 生成靜態(tài) MAC 地址參考函數(shù)

04藍(lán)牙 Public 設(shè)備地址的購(gòu)買(mǎi)流程

全球唯一設(shè)備號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)化組織是 IEEE，以前的網(wǎng)卡 Ma 地址、PC，現(xiàn)在藍(lán)牙設(shè)備、BLE 設(shè)備若需要認(rèn)證的，官方的唯一設(shè)備標(biāo)識(shí)，即藍(lán)牙地址，也是 Mac 地址，需向 IEEE申請(qǐng)，并登記付費(fèi)。即可獲得授權(quán)。

4.1. OUI 介紹

Organizationally Unique Identifier(OUI) 被稱(chēng)作“組織唯一標(biāo)識(shí)符”，在任何一塊網(wǎng)卡中燒錄的 6 字節(jié) MAC 地址中，前三個(gè)字節(jié)就體現(xiàn)了 OUI，通常情況下，該標(biāo)識(shí)符是唯一的。因此，OUI 可以用來(lái)創(chuàng)建 MAC 地址、藍(lán)牙設(shè)備地址或以太網(wǎng)地址。另外，OUI 也可作為一個(gè)公司的 SNAP 協(xié)議標(biāo)識(shí)符使用。

通常情況下，IEEE 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)將前 24 位組織唯一標(biāo)識(shí)符（OUI）分配給生產(chǎn)企業(yè)，剩下的 24 位由廠(chǎng)家自行分配代碼。

目前，OUI 只能通過(guò) IEEE 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)直接購(gòu)買(mǎi)，其總價(jià)格大概在 3500 美元左右。

如果如果沒(méi)有保密需求，支付$3500 就可獲得一個(gè) OUI（可生成 1600 萬(wàn)個(gè)地址），即上述所指的 publicly registered MA-L，也就是說(shuō)此類(lèi)公司的名稱(chēng)和地址是公開(kāi)的，公眾可以訪(fǎng)問(wèn)

https://regauth.standards.ieee.org/standards-ra-web/pub/view.html#registries
輸入公司名稱(chēng)查詢(xún)?cè)摴緭碛械?MA-L，或者輸入 MA-L查詢(xún)公司的名稱(chēng)和地址。

如果生產(chǎn)廠(chǎng)商希望對(duì)以上信息保密，可以選擇 Privately registered MA-L，價(jià)格會(huì)貴很多，且每年需要支付保密費(fèi)用大概幾千美元。

4.2. 購(gòu)買(mǎi)流程

如果需要購(gòu)買(mǎi) Public 地址，需要先申請(qǐng)一個(gè) IEEE 賬號(hào)。登入后點(diǎn)擊如下入口開(kāi)始申請(qǐng)。

圖1.申請(qǐng)購(gòu)買(mǎi) public 地址入口

圖2. 選擇購(gòu)買(mǎi)的 MAC 地址數(shù)量和類(lèi)型

如果申請(qǐng)的類(lèi)型是 MA-L 大概有 1677 萬(wàn)個(gè)地址，MA-M 大概有 100 多萬(wàn)個(gè)。

圖3.申請(qǐng)過(guò)程中的 4 個(gè)步驟

主要填寫(xiě)：申請(qǐng)人信息，包括姓名、職位、公司名稱(chēng)、地址及郵箱電話(huà)等；

公司信息，如果貴公司為首次申請(qǐng)，initial corporate assignment request 后選擇YES，如果不是首次申請(qǐng) OUI，一定要確保現(xiàn)有的 MAC 地址使用率已達(dá)到 95%，否則不予申請(qǐng)，選擇 No 之后需要在方框內(nèi)填寫(xiě)上次申請(qǐng) OUI 的公司名稱(chēng)并提供再次申請(qǐng)的理由，同時(shí)還需提供公司類(lèi)型，是母公司還是子公司，還是兩者皆否

如果公司類(lèi)型選擇了母公司或者是子公司，需要填寫(xiě)至少 3 家聯(lián)營(yíng)公司的具體信息，如果公司類(lèi)型選擇了 neither，該部分可不填；為保密信息，如果選擇購(gòu)買(mǎi)的是 publicly registered MA-L，該部分選擇 No，反之選擇 Yes 并提供理由；目前 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)接受的付款方式包括郵寄美國(guó)銀行匯票、美元電匯及信用卡在線(xiàn)支付。如果需要提供形式發(fā)票，請(qǐng)選擇 please send a proforma invoice 之前的復(fù)選框。

完成以上內(nèi)容后在線(xiàn)提交即可。

4.3. 購(gòu)買(mǎi)后檢查確認(rèn)

如果需要購(gòu)買(mǎi) public 地址，需要先申請(qǐng)一個(gè) IEEE 賬號(hào)。登入后點(diǎn)擊如下入口開(kāi)始申請(qǐng)。通常 IEEE 收到款后的第二天，即可郵件收到一個(gè) Mac 地址的生成軟件，填上日期等信息后，會(huì)生成一個(gè) 6BYTE（48bits）的地址段，前 3BYTE 數(shù)據(jù)為公司名，后面 3BYTE是序號(hào)。

圖4.在更新的列表中檢查申請(qǐng)的地址

05小結(jié)

本文介紹了 BLE MAC 地址的類(lèi)型，基于芯片 ID 生成靜態(tài)隨機(jī) MAC 地址，以及購(gòu)買(mǎi)Public MAC 地址的流程。

審核編輯：湯梓紅