引言

蓝牙是当今最主要的低功耗无线技术之一，对无线设备用户和开发人员来说也非常熟悉。在去年夏天之前，蓝牙网络类型仅限于两个设备,信标,或单个hub设备和几个只能与该hub通信的附属设备（星形网络）之间的双向通信。虽然信标（一种用于兴趣点信息传递的一对多广播技术）室内定位、资产跟踪和双向通信为蓝牙物联网应用创造了许多可能性，但最新的蓝牙更新已发展为下一代网络架构。去年夏天，蓝牙低功耗（LE）标准进行了升级，可选择mesh（网状网）作为新的网络拓扑。Mesh网络使大量蓝牙节点能够作为单个大型网络运行，从而实现新的应用领域和用例。

蓝牙mesh的关键是每个节点都能够充当网络中可行的管理者，并且还能够从网络中的其他节点中继消息。通过一到多个节点连接到Internet，一个蓝牙mesh网络可以无缝地成为易于扩展且相对容易开发的物联网（IoT）网络。

蓝牙mesh发挥用场之处

低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy) 设备的外形轻巧，可用于资产和人员的实时定位服务(RTLS)。它的一大主要优势就是电池寿命长，可以保证便携式设备能够始终处于开机状态。

蓝牙mesh配置文件提供了基本的基础设施协议，支持利用mesh中继节点（通常是线路供电的设备）网络中的标签来实现消息中继。这些节点的位置通过几何三边测量技术来计算，通常是由三个或以上的节点所接收到的信号强度（RSSI）来确定的，而定位精确度取决于用于RSSI测量的单个芯片。例如WiSilica病人跟踪系统的商用类产品，通常需要精细到1米。

支持照明控制

随着我们越来越深入物联网（IoT）领域，无论是新技术还是现有的技术，对安全这一问题的关注从未停止过。如果用户和提供商数据存在任何风险，那么灵活性、能源效率和互通性等优势便无从谈起。大多数技术都称自己具有更高的安全性，那么细说到蓝牙mesh网络，它的安全性又体现在何处呢？

安全

安全性是蓝牙mesh网络设计的核心，每个数据包都必须经过加密和验证。对于大多数蓝牙技术应用，您可以在开发产品时自定义网络安全性，这在采用单一设备连接的情况下很常见。然而，由于蓝牙mesh网络建立在成千上万台设备间进行相互通信，因此要确保整体网络的安全性，需要采取额外的措施和方法。

多层安全性

蓝牙mesh的安全性能够保护您的网络，避免各层中可能遇到的各种威胁或问题，包括中继攻击（Replay attack）、中间人攻击（Man-in-the-Middle attack）和垃圾桶攻击(Trash Can attack)。中继攻击可通过正确使用序列号来防止；中间人攻击可通过非对称性加密来防止，比如在重要程序中采用的椭圆曲线Diffie-Hellman（ECDH）密钥协议；来自废弃设备的垃圾桶攻击能通过在必要时刷新安全密钥来防止。

在本文的Part1中，我介绍了启动配置承载层(provisioning bearer layer)和蓝牙mesh启动配置流程的前三个阶段：发送Beacon信号、邀请和交换公共密钥。

启动配置流程包括五个阶段：

1、发送Beacon信号
2、邀请
3、交换公共密钥
4、认证
5、启动配置数据分发

1、发送Beacon信号：如果未经启动配置的设备支持PB-ADV承载层，则其作为未经启动配置设备Beacon进行广播；如果使用的是PB-GATT承载层，则发送可连接的广播数据包。这就向启动配置设备（Provisioner）表明未经启动配置的设备已做好准备，可进入启动配置流程。

2、邀请：启动配置设备（Provisioner）邀请未经启动配置的设备发送自身启动配置功能信息。

蓝牙mesh网络安全性概览

为何安全性如此关键？

安全性可谓是物联网（IoT）最受关注的问题之一。从农业到医院、从智能家居到商业智能建筑、从发电站到交通管理系统，物联网系统和技术将触及我们生活的方方面面。物联网系统如果存在安全漏洞，就可能会导致灾难性的后果。

蓝牙mesh网络的安全性从设计之初就是重中之重。本文将着重分析主要的安全特性和现已被解决的安全问题。本系列的后续文章也将持续详细地介绍蓝牙mesh网络安全性的各个方面。

蓝牙mesh网络强制使能安全性

蓝牙mesh网络

市场上的低功耗蓝牙设备

低功耗蓝牙

低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy）是一项相当成功的无线技术。如今已经很难找到不支持低功耗蓝牙的智能手机或平板电脑了。可以说它是可穿戴技术兴起的关键因素。在医疗设备、智能家居设备、传感器等很多设备中，低功耗蓝牙的身影随处可见。

商用照明本身就是现成的互联网络，再将蓝牙mesh网络引入其中，就能为商业和工业设施提供一种提高运营效率并支持全新商业机会的创新方式。零售商将能够提供店内导航和定制化促销；医院将能够对患者和设备进行追踪；工厂能够进行自动化监控和维护；企业能够智能地控制照明和室温，并对占用率和安全性进行监控。蓝牙mesh网络凭借无与伦比的普遍性、可靠性和互通性，将智能照明变身为无线连接平台。

无线照明是一项技术挑战

想要创建一种无线通信技术来支持可靠、灵敏、安全和可扩展的无线照明系统，难题必不可少。可以说，蓝牙mesh在很大程度上就是为解决此类问题而生的，尤其是针对商用照明系统。

对于无线协议设计师来说，为涉及多组设备的多播操作提供支持可谓挑战巨大。以无线照明开关为例，它能够控制一组包含十几台设备的照明灯，由该开关控制的每台照明灯都必须在用户打开开关时亮起，不仅不能有明显的延迟，还必须同时开启。说得容易做起来难，特别是当墙壁和其他环境因素造成信号衰减或干扰时。当我们使用无线调光开关替换这一场景中的照明灯开关时，难度还会更大，该开关必须能够以自然、令用户愉悦的方式提供顺畅、响应及时和精确同步的灯光控制。最初为智能恒温器这样更为简单的用例设计的无线技术将难以满足这些要求。

蓝牙mesh网络好比是一个VIP俱乐部。如果您是这个俱乐部的会员，就可以随意进入，享受与会员类别相对应的设施和服务。如果您不是会员，便无论如何也过不了门卫这一关。

蓝牙mesh设备有可能是某一特定蓝牙mesh网络的成员，也有可能不是。如果它是成员，则有权与同为该网络成员的其他设备进行通信（至少以一种基本的方式）。如果它不是成员，那么该设备传输的所有内容都将被网络中的其他设备忽略。

其实可以理解为蓝牙mesh设备也拥有不同的会员类型，例如可以使用某些特定的俱乐部服务设施（如健身房、高尔夫球场等），但不是全部。它只能与网络中的某些设备进行充分的交互。而对其进行管理的就是“应用”（application）这一概念。例如，蓝牙mesh照明开关可以在网络中打开或关闭蓝牙mesh照明灯，因为所有这些设备都是照明应用的一部分。而由于供暖系统并非照明应用的一部分，因此照明开关就无法打开供暖系统。

为帮助广大的IoT设计工程师及产品规划人员了解新版的Bluetooth® Mesh网状网络标准，Silicon Labs（亦名 “芯科科技” ）特别制作了两则影片深入浅出地说明蓝牙网状网络的技术架构及各层软件堆栈的功能性，并进一步说明了通过蓝牙网状网络实现消息中继的演示；同时也介绍Silicon Labs包括开发工具、软件协议堆栈和支持Wireless Gecko无线系统单芯片(SoC)设备和认证模块的行动应用程序，可以帮助IoT开发人员能缩短产品上市时间高达六个月。