[HomeKey] 握手协议 | NFC协议处理器

第2章：HomeKey NFC协议处理器

欢迎回来~

在第1章：HomeKit配件框架（HomeSpan）中，我们学习了HomeSpan如何作为通用翻译器，让ESP32智能门锁能与Apple Home应用"对话"。HomeSpan处理常规的上锁/解锁命令。

但当使用Apple HomeKey轻触门锁时会发生什么？这不仅仅是简单的"上锁"或"解锁"指令，而是一个高度安全的特殊交互。这就是HomeKey NFC协议处理器的用武之地。

智能门锁的安全守卫

想象你的智能门锁有一个VIP专属入口。HomeSpan可能是友好的门卫，但这个VIP入口需要训练有素的安全守卫。这个守卫的职责是：

识别特殊凭证：理解Apple HomeKey的独特"语言"
验证真实性：确保提供的HomeKey真实且未被篡改
识别访客 ：知道谁在轻触（如John的iPhone、Jane的Apple Watch）
检查访客名单 ：确认这个特定钥匙 在那个设备 上是否被授权进入这扇门

这个"安全守卫"就是我们的HomeKey NFC协议处理器 ，专门设计用于处理Apple HomeKey卡片（或设备）轻触时的复杂流程。

它解决的问题 ：标准NFC读卡器只能判断某个NFC标签是否存在并读取其基本ID。

它们不理解Apple HomeKey用于验证的复杂加密"握手"。没有这个处理器，门锁无法区分有效的HomeKey与普通NFC标签，甚至是伪造钥匙的恶意尝试。

这是让ESP32理解并响应HomeKey的核心大脑。

工作原理：HomeKey握手协议

当Apple设备轻触我们的HomeKey-ESP32门锁时，毫秒内就会完成一次复杂的安全对话，我们称之为握手协议。

关键概念

NFC芯片交互 ：ESP32使用PN532等NFC芯片物理检测Apple设备，这是守卫的"耳朵"和"嘴巴"
加密验证 ：HomeKey安全的核心，涉及高级数学（密码学）确保一切合法
- 真实性：验证Apple设备提供的数字钥匙确实来自Apple安全生态
- 发行者（用户）识别 ：确认与HomeKey关联的唯一"人"或"所有者"（HomeKit术语中的Issuer）
- 终端（虚拟钥匙）授权 ：检查特定终端钥匙 是否被授权操作这个特定门锁

这些检查在瞬间完成，实现无缝又极其安全的解锁体验。更多关于门锁身份和密钥管理的细节，请参考第5章：读卡器身份与密钥管理。

守卫实战

通过序列图展示Apple Watch轻触解锁门锁的过程：

轻触检测：Apple Watch发出NFC信号，被ESP32连接的PN532读卡器检测到
HomeKey握手：协议处理器接管，与Apple Watch进行加密对话
授权结果：所有检查通过后，向HomeSpan框架确认有效授权
门锁动作：HomeSpan触发物理门锁解锁
反馈：门锁物理解锁，并提供视觉/听觉反馈

代码实现

HomeKey-ESP32项目使用专用任务(nfc_thread_entry)持续轮询NFC读卡器。检测到HomeKey时触发认证流程：

cpp 复制代码

// main/main.cpp (简化版nfc_thread_entry函数)

void nfc_thread_entry(void* arg) {
  while (1) {
    bool passiveTarget = nfc->readPassiveTargetID(...); // 检测NFC标签
    
    if (passiveTarget) { // 检测到NFC卡片
      if (status && selectCmdRes[...] == 0x90) { // 确认是HomeKey
        // 创建认证上下文
        HKAuthenticationContext authCtx([...], readerData, savedData);
        
        // 执行安全握手和加密检查
        auto authResult = authCtx.authenticate(hkFlow);

        if (std::get<2>(authResult) != kFlowFailed) {
          // 认证成功：触发LED、解锁门锁、MQTT通知
        } else {
          // 认证失败处理
        }
      }
    }
    vTaskDelay(50 / portTICK_PERIOD_MS); // 短暂延迟后重新检测
  }
}

代码

readPassiveTargetID持续检测NFC标签
通过特殊命令0x00, 0xA4选择HomeKey应用
HKAuthenticationContext创建认证上下文
authenticate执行核心加密验证
根据结果触发相应操作

与HomeKit的交互

除了处理物理轻触，协议处理器还通过第1章介绍的NFCAccess服务，与Home应用交互管理HomeKey设置：

cpp 复制代码

// main/main.cpp (NFCAccess结构体简化)

struct NFCAccess : Service::NFCAccess {
  SpanCharacteristic* nfcControlPoint;

  NFCAccess() : Service::NFCAccess() {
    nfcControlPoint = new Characteristic::NFCAccessControlPoint();
  }

  boolean update() {
    TLV8 ctrlData(NULL, 0);
    nfcControlPoint->getNewTLV(ctrlData); // 获取HomeKit命令
    
    // 处理HomeKey特定操作（如配置新钥匙）
    HK_HomeKit hkCtx(readerData, savedData, "READERDATA", tlvData);
    std::vector<uint8_t> result = hkCtx.processResult();
    
    // 返回响应
    nfcControlPoint->setTLV(res, false);
    return true;
  }
};

功能说明：

nfcControlPoint特性是Home应用发送命令的通道
update处理来自Home应用的HomeKey管理请求
HK_HomeKit执行与物理轻触相同的加密逻辑

总结

HomeKey NFC协议处理器是项目的核心安全组件，作为专业的"安全守卫"：

理解Apple HomeKey的复杂协议
执行加密验证确保真实性
识别授权用户和设备
处理来自物理轻触和Home应用的双向交互

这种安全机制是智能门锁系统可信度的基础。

下一步我们将探索如何通过第3章：MQTT集成将验证结果通知其他智能家居系统。