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蓝牙mesh（二）

分类: 文章 • 2022-10-30 18:54:25

2 Mesh网络补充介绍

2.1 承载层介绍

2.1.1 Advertising bearer

Mesh消息的任何广播数据都应是不可连接和不可扫描的无定向广播事件。如果一个节点收到了一个可连接或者可扫描的广播事件，这个消息应该被忽略。

一个只支持广播载体的设备应该执行被动扫描，其工作周期应尽可能接近100%，以避免丢失任何传入的Mesh消息。
所有设备应同时支持GAP观察者角色和GAP广播者角色。

2.1.2 GATT bearer

Gatt承载层，包含一个GATT的客户端与GATT的服务器，通过连接的方式进行消息的交互。
发送一个代理PDU，GATT承载层的client应该使用 Write without response去写PDU数据。
接收一个代理PDU，GATT承载层的client会收到一些列的Notification。
收到中继包时，是在网络层判断是都需要进行重传发送。

2.2 Network Layer

2.2.1 设备地址

网络层定义了四个基本的地址类型：未分配地址、单播地址、虚拟地址、组地址。地址为16bits（2 bytes）长度。

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当disabble一个model的publish时，可以通过设置这个model的pusblish address为0x00。
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2.2.2 Network PDU

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2.2.3 Network Message Cache

为了减少不必要的安全检查和过度的中继，节点应该包含所有最近看到的网络pdu的消息缓存。如果一个消息已经在消息缓存中了，消息应该被立即丢掉。

节点不需要缓存整个网络PDU，并且可以只缓存一部分用于跟踪，例如NetMIC、SRC/SEQ或其他值。但是，只要在设备功能的限制下实现了多次不处理相同网络PDU的条件，就可以实现这个功能。

如果网络缓存满了，这时候还有新的消息进入，这时需要替换掉最老的一个缓存消息。

网络消息缓存应该能够存储至少两个网络pdu，但是强烈建议网络消息缓存的大小与预期的网络密度相适应。传入消息处理过程的细节留给设备开发者实现。

2.3 Lower transport Layer

较低的传输层会进行分包和组包处理，会从较高的传输层拿数据进行分包发送，也会将收到的数据进行组包，然后传递给较高的传输层。

2.3.1 PDU数据格式

较低传输PDU的前八位的最重要的位是SEG字段，该字段用于确定较低传输PDU的格式是分段的还是未分段的消息。
根据网络PDU中的CTL字段和较低传输PDU中的SEG字段的值，可以使用四种格式：
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具体是数据格式可以查阅profile文档的3.5.2章节。

2.3.2 分段和重组

为了传输大于15个字节的较高传输层pdu，较低的传输层分段和重组这个pdu数据。使用块确认方案将这些段交付给对等的较低传输层，以最小化需要由较低传输层传输的消息数量。
分段、重组的过程如下：
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上层传输access PDU的每段长度为12个字节，最后一段长度可以短一些。
上层传输control PDU的每段长度为12个字节，最后一段长度可以短一些。

2.4 Upper transport Layer

较高的传输层从access层获取数据，并加上自己的传输层控制信息，负责将这些信息传递给对端设备的upper transport layer。

对于来自access层的消息，使用应用程序**执行消息的加密和身份验证。这允许上层传输层收到消息时，对接收到的消息进行身份验证。

传输的控制消息上层传输层能自身产生，并且加密和授权只在网络层。

Mesh Profile中3.6.5章节定义了低功耗节点和Friend节点之间数据交互的格式。

2.4.1 friendship

Friendship主要包含三个参数：

  1. ReceiveDelay：这个时间是低功耗节点发送一个request信息查询，到开始监听的整个时间。
  2. ReceiveWindows：低功耗节点监听一个response的时间，当低功耗节点从Friend node接收到消息后，它能够停止监听其它消息。
  3. PollTimeout：是低功耗节点连续发送request的间隔。
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    如果friend节点在收取分段消息时，只有在收到全部的分段后，才会发送给低功耗节点。

2.5 Access layer

Access层定义了上层如何使用上层传输层，它定义了应用数据的格式，它定义和控制应用数据在上层应用层的加密和解密，并且判断收到的应用数据是否来自正确的网络。

2.6 Mesh beacons

2.6.1 未配置的设备beacon

数据格式：
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2.6.2 Secure Network beacon

数据格式：
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2.7 Mesh 网络管理

2.7.1 Mesh网络的创建过程

创建一个mesh网络，一个provisioner是必须的。Provisioner需要产生网络秘钥，提供IV Index（被设置为0x00000000），并且申请一个单播地址。

Provisioner通过主动扫描和被动扫描来发现未配置的设备。发现设备后分为两步（1）Provisioner去provision这些设备，使其变成mesh网络的一个节点。（2）Configuration Client然后config这些节点，提供给节点application key，并设置发布和订阅地址，这样使节点之间能够相互通信。

Device key是为了多个Provisioner之间通信使用的。

2.7.2 Key的刷新过程

Key的刷新包含三个过程：
（1）第一个阶段是分发新的key到每一个节点。这些节点会继续使用旧的秘钥发送数据，但是可以用新的和旧的秘钥接收数据。
（2）第二阶段包括传输一个安全的网络beacon，该beacon向网络发出信号，表明所有节点都拥有新**。然后，节点将使用新key进行发送，但可以使用旧key和新key接收。
（3）第三阶段涉及传输另一个安全网络beacon，该beacon向网络发出信号，所有节点都应该丢弃旧**。节点将仅使用新秘钥进行发送和接收。

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