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【Bluedroid】蓝牙启动之 btif_init_ok 流程源码解析

news 来源：原创 2025/6/20 7:20:38

本文深入分析 Android 蓝牙协议栈（Bluedroid）中 BLE 本地密钥的加载机制。重点剖析 btif_dm_load_ble_local_keys函数的实现逻辑，解读加密根密钥（ER）和标识密钥组（IR/IRK/DHK）的协同加载策略，揭示了密钥存储与加载的解耦设计。

一、概述

BLE 设备的本地密钥（如 ER、IR、IRK、DHK）是确保蓝牙通信安全的核心数据。在 Android 蓝牙协议栈的btif（蓝牙接口框架）模块中，密钥的存储与加载涉及三个关键组件：

btif_core：作为初始化入口，通过btif_init_ok触发密钥加载流程；
btif_dm：负责密钥加载的核心逻辑，通过调用存储接口读取密钥并更新全局状态；
btif_storage：提供存储映射规则（通过BTIF_STORAGE_LOCAL_LE_KEYS数组）和密钥读取接口（btif_storage_get_ble_local_key），实现上层模块与存储系统的解耦。

本文从代码实现出发，详细解析密钥从存储系统到内存的完整加载流程。

二、源码解析

btif_init_ok

packages/modules/Bluetooth/system/btif/src/btif_core.cc
void btif_init_ok() {btif_dm_load_ble_local_keys();
}

btif_dm_load_ble_local_keys

packages/modules/Bluetooth/system/btif/src/btif_dm.ccusing Octet16 = bluetooth::hci::Octet16;
constexpr int kOctet16Length = 16;
using Octet16 = std::array<uint8_t, kOctet16Length>;// 存储 BLE 设备的本地标识密钥组
// btif_dm_local_key_id_t == tBTM_BLE_LOCAL_ID_KEYS == tBTA_BLE_LOCAL_ID_KEYS
typedef struct {Octet16 ir;   // 身份解析密钥（Identity Resolving Key, IRK）的关联数据Octet16 irk;  // 身份解析密钥（IRK）Octet16 dhk;  // Diffie-Hellman 密钥（DHK）
} btif_dm_local_key_id_t;// 记录本地密钥的加载状态和实际数据
typedef struct {bool is_er_rcvd;       // ER密钥是否加载成功Octet16 er;            // 加密根密钥（Encryption Root Key, ER）bool is_id_keys_rcvd;  // 标识密钥组（ir/irk/dhk）是否全部加载成功btif_dm_local_key_id_t id_keys;  // 存储标识密钥组的具体值
} btif_dm_local_key_cb_t;// 静态全局变量，在模块内共享当前加载的本地密钥状态和数据
static btif_dm_local_key_cb_t ble_local_key_cb;#define BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_IR (1 << 0)
#define BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_IRK (1 << 1)
#define BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_DHK (1 << 2)
#define BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_ER (1 << 3)void btif_dm_load_ble_local_keys(void) {memset(&ble_local_key_cb, 0, sizeof(btif_dm_local_key_cb_t));// 加载 ER 密钥if (btif_storage_get_ble_local_key(BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_ER, &ble_local_key_cb.er) == BT_STATUS_SUCCESS) {ble_local_key_cb.is_er_rcvd = true;log::verbose("BLE ER key loaded");}// 加载标识密钥组（ir/irk/dhk）if ((btif_storage_get_ble_local_key(BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_IR,&ble_local_key_cb.id_keys.ir) ==BT_STATUS_SUCCESS) &&(btif_storage_get_ble_local_key(BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_IRK,&ble_local_key_cb.id_keys.irk) ==BT_STATUS_SUCCESS) &&(btif_storage_get_ble_local_key(BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_DHK,&ble_local_key_cb.id_keys.dhk) ==BT_STATUS_SUCCESS)) {ble_local_key_cb.is_id_keys_rcvd = true;log::verbose("BLE ID keys loaded");}
}

从存储模块加载BLE 的本地密钥（ER 和标识密钥组），并更新全局变量ble_local_key_cb的状态。

必须同时加载 IR、IRK、DHK 三个密钥（通过&&逻辑与判断），只有全部加载成功时，才标记is_id_keys_rcvd为true。说明标识密钥组需要完整加载才有效，任意一个密钥缺失都会导致整个密钥组不可用。

btif_storage_get_ble_local_key

packages/modules/Bluetooth/system/btif/src/btif_storage.cc
// 存储键的元信息
struct BtifStorageKey {uint8_t type;          // 密钥类型（与上层模块定义的枚举值绑定）const std::string& name;  // 密钥在存储系统中的键名（字符串引用）uint8_t size;          // 密钥数据的长度（字节）
};// 定义了  BLE 本地密钥的类型、存储键名、数据长度的映射关系
static const BtifStorageKey BTIF_STORAGE_LOCAL_LE_KEYS[] = {{BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_IR, BTIF_STORAGE_KEY_LE_LOCAL_KEY_IR,sizeof(Octet16)},{BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_IRK, BTIF_STORAGE_KEY_LE_LOCAL_KEY_IRK,sizeof(Octet16)},{BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_DHK, BTIF_STORAGE_KEY_LE_LOCAL_KEY_DHK,sizeof(Octet16)},{BTIF_DM_LE_LOCAL_KEY_ER, BTIF_STORAGE_KEY_LE_LOCAL_KEY_ER,sizeof(Octet16)},
};/** Stores local key of |key_type| into |key_value|* Returns BT_STATUS_SUCCESS if the fetch was successful, BT_STATUS_FAIL* otherwise*/
bt_status_t btif_storage_get_ble_local_key(uint8_t key_type, Octet16* key_value) {// 遍历存储映射数组，查找匹配的密钥类型for (size_t i = 0; i < std::size(BTIF_STORAGE_LOCAL_LE_KEYS); i++) {auto key = BTIF_STORAGE_LOCAL_LE_KEYS[i];if (key.type == key_type) {  // 匹配密钥类型// 获取Octet16的长度（固定16字节）size_t length = key_value->size();// 从存储系统读取二进制数据bool ret = btif_config_get_bin(BTIF_STORAGE_SECTION_ADAPTER,  // 存储段（属于“适配器”相关分区）key.name,                      // 存储键名（如BTIF_STORAGE_KEY_LE_LOCAL_KEY_IRK）key_value->data(),             // 数据缓冲区（Octet16的底层字节数组）&length                        // 传入/传出参数：期望长度和实际读取长度);// 根据读取结果返回状态return ret ? BT_STATUS_SUCCESS : BT_STATUS_FAIL;}}// 未找到匹配的密钥类型时记录警告并返回失败log::warn("Unknown LE key type: {}", key_type);return BT_STATUS_FAIL;
}

定义了BLE本地密钥的存储映射关系，并提供了从存储中读取密钥的接口函数。解耦蓝牙上层模块与存储系统，确保密钥数据的存储位置、格式和读取逻辑被统一管理，提高了代码的可维护性和可靠性。

btif_config_get_bin分析见【Bluedroid】蓝牙配对设备管理的源码研究：从NVRAM加载到安全机制实现-CSDN博客

数组作用：

解耦上层与存储系统：上层模块（如btif_dm）只需通过密钥类型（type）即可查询到存储系统中的键名（name）和数据长度（size），无需直接关心存储系统的具体实现。

标准化存储规则：所有 BLE 本地密钥的存储键名和数据长度通过该数组统一管理，避免因分散定义导致的键名冲突或长度错误。

三、总结

BLE 本地密钥的存储与加载机制是蓝牙安全通信的基础支撑，其核心设计思想可归纳为以下三点：

解耦设计：通过BTIF_STORAGE_LOCAL_LE_KEYS存储映射数组，将上层模块（如btif_dm）与存储系统解耦，上层只需关注密钥类型，无需感知存储键名或数据格式；
状态标准化：通过ble_local_key_cb全局变量记录密钥加载状态（is_er_rcvd、is_id_keys_rcvd），确保其他模块可快速判断密钥是否可用；
可靠性保障：标识密钥组（IR/IRK/DHK）需全部加载成功才标记有效，避免因部分密钥缺失导致的通信安全风险。