面试题：Kotlin蓝牙低能耗跨平台交互及安全机制设计

跨平台兼容性实现

使用通用框架：采用如Core Bluetooth（iOS）和Android Bluetooth API的通用蓝牙框架，并使用Kotlin多平台（KMP）技术。KMP允许在Kotlin代码库中共享核心逻辑，同时针对不同平台进行特定实现。例如，在commonMain目录下编写与蓝牙交互的通用逻辑，如设备搜索、连接建立等基础操作；在androidMain和iosMain目录下分别实现与各自平台蓝牙框架的对接。
抽象接口定义：定义一组抽象接口来描述蓝牙设备交互的行为，如连接设备、读写特征值等。在commonMain中定义这些接口，然后在androidMain和iosMain中分别实现这些接口，使得不同平台的具体实现对上层业务逻辑透明。例如：

// commonMain
interface BluetoothDeviceInteractor {
    fun connect(deviceAddress: String)
    fun readCharacteristic(characteristicUuid: String): ByteArray?
    fun writeCharacteristic(characteristicUuid: String, value: ByteArray)
}

// androidMain
class AndroidBluetoothDeviceInteractor : BluetoothDeviceInteractor {
    // 使用Android Bluetooth API实现接口方法
    override fun connect(deviceAddress: String) {
        // 实现连接逻辑
    }
    override fun readCharacteristic(characteristicUuid: String): ByteArray? {
        // 实现读取逻辑
        return null
    }
    override fun writeCharacteristic(characteristicUuid: String, value: ByteArray) {
        // 实现写入逻辑
    }
}

// iosMain
class IosBluetoothDeviceInteractor : BluetoothDeviceInteractor {
    // 使用Core Bluetooth实现接口方法
    override fun connect(deviceAddress: String) {
        // 实现连接逻辑
    }
    override fun readCharacteristic(characteristicUuid: String): ByteArray? {
        // 实现读取逻辑
        return null
    }
    override fun writeCharacteristic(characteristicUuid: String, value: ByteArray) {
        // 实现写入逻辑
    }
}

处理平台差异：Android和iOS在蓝牙设备连接、服务和特征发现等方面存在差异。在实现具体逻辑时，需要针对这些差异进行处理。例如，Android通过BluetoothGatt进行连接和交互，而iOS使用CBPeripheral。在连接设备时，在Android上需要处理BluetoothGattCallback的各种回调，而在iOS上需要监听CBPeripheralDelegate的相关方法。同时，在UUID表示上，iOS使用CBUUID，Android使用UUID，需要进行适当转换。

安全机制设计

身份验证：
- 基于配对的身份验证：利用设备自身的配对机制，Android和iOS都支持蓝牙设备配对。在配对过程中，设备之间交换安全密钥，用于后续的加密通信。例如，在Android上，可以使用BluetoothDevice.createBond()方法发起配对请求，配对成功后，系统会自动保存配对信息和密钥。在iOS上，系统会提示用户确认配对，配对成功后，设备信息和密钥也会被保存。
- 自定义身份验证：可以在应用层实现自定义身份验证机制。例如，在连接设备前，设备和应用之间通过特定的握手协议交换身份验证信息。可以使用挑战 - 响应机制，应用向设备发送一个随机挑战字符串，设备使用预共享密钥对挑战进行加密后返回，应用使用相同的密钥进行解密验证。
加密算法选择：
- AES加密：推荐使用高级加密标准（AES）算法。AES具有较高的安全性和性能，广泛应用于各种加密场景。在Kotlin中，可以使用第三方库如Bouncy Castle来实现AES加密。例如，使用AES - 128或AES - 256模式，将数据进行加密后再通过蓝牙传输。

import org.bouncycastle.crypto.engines.AESEngine
import org.bouncycastle.crypto.modes.CBCMode
import org.bouncycastle.crypto.paddings.PKCS7Padding
import org.bouncycastle.crypto.params.KeyParameter
import org.bouncycastle.crypto.params.ParametersWithIV

fun encryptAES(data: ByteArray, key: ByteArray, iv: ByteArray): ByteArray {
    val engine = AESEngine()
    val mode = CBCMode(engine)
    mode.padding = PKCS7Padding()
    val keyParam = KeyParameter(key)
    val ivParam = ParametersWithIV(keyParam, iv)
    mode.init(true, ivParam)
    return mode.processBlock(data, 0, data.size)
}

fun decryptAES(data: ByteArray, key: ByteArray, iv: ByteArray): ByteArray {
    val engine = AESEngine()
    val mode = CBCMode(engine)
    mode.padding = PKCS7Padding()
    val keyParam = KeyParameter(key)
    val ivParam = ParametersWithIV(keyParam, iv)
    mode.init(false, ivParam)
    return mode.processBlock(data, 0, data.size)
}

密钥管理：
- 密钥生成：可以使用安全的随机数生成器生成密钥。在Kotlin中，可以使用SecureRandom类。例如：

import java.security.SecureRandom

val key = ByteArray(16) // AES - 128 key size
val random = SecureRandom()
random.nextBytes(key)

- **密钥存储**：对于配对密钥，由系统自动存储和管理。对于应用层自定义密钥，可以使用设备的安全存储机制。在Android上，可以使用`Android Keystore`系统来安全存储密钥，确保密钥在设备上的安全存储和使用。在iOS上，可以使用`Keychain`服务来存储敏感信息，如密钥。
- **密钥更新**：定期更新密钥以增强安全性。可以在应用与设备的交互过程中，按照一定的时间间隔或特定事件触发密钥更新流程。例如，在每次连接设备时，通过安全通道协商新的密钥。

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面试题：Kotlin蓝牙低能耗跨平台交互及安全机制设计

知识考点

面试题答案

跨平台兼容性实现

安全机制设计