Mesh(三)----Provision

Provision statck

下图是provision的stack架构，分为三层，左边基于Adv，右边基于GATT

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Provision bearer layer

bearer，送信人的意思，表示传输媒介
两种bearer构成：

• PB-ADV
• PB-GATT

一个未配对的设备应该支持上述两种中的一种，强烈建议都支持。
Provisioner(发起配对方)应该支持至少一种，强烈建议支持PB-ADV

PB-ADV

通过adv channels传递Generic Provisioning PDUs，基于会话，一个未绑定的设备只能同时支持一个会话，Provisioner没有限制。会话的建立使用Link Establishment procedure。
MTU(maximum transmission unit)大小是24个字节
设备要能主动扫描(close to 100% duty)避免丢包。
任何使用PB-ADV的广播应该是非连接的非定向扫描的。(non-connectable, non-scannable undirected)

PB-ADV数据格式：

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PB-ADV PDU格式

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• Link ID：
  区分每个link
• transaction number：

PDU过长，分段，所有的分段使用同样的transaction number。
PDU重发的时候，分段号也不变。
Provisioner上该值的范围0x00_{0x7F，device上该值的范围0x80}0xFF。
当一个设备收到Provisioning PDU，它应该把该值设置为收到的值
当一个设备发送Transaction Acknowledgement PDU，该值应该被设为被承认的PB-ADV中的值----发ack的时候，使用双方协定好的transaction number。

PB-GATT

允许绑定设备，通过Proxy PDUs。
连接间隔建议250ms~1000ms

Proxy Protocol
该协议允许节点收发Network PDUs，mesh beacons，proxy configuration messages and Provisioning PDUs over a connection-oriented bearer。
Proxy PDUs包含Network PDUs，Mesh beacons， proxy configuration messages or provisioning PDU。
mesh消息转发的协议

Generic Provisioning layer

传输Generic Provisioning PUDs的。

Generic Provisioning PDU types:

• Transaction Start
• Transaction Acknowledgement
• Transaction Continuation
• Provisioning Bearer Control(会话管理)
  • Link Open
  • Link ACK
  • Link Close
  • RFU(reserved for future use)

Link Establishment procedure

不同设备靠Device UUID区分
Device UUID，128-bit UUID，因为mac地址太简单了，不够复杂

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• 每个Generic Provisioning PDU应该有20~50ms延时
• 分段
• segments index 0~63个，第一个发transaction start PDU, 其他的发transaction continuation PDU.

Provisioning protocol

Provisioning PDUs

发起者和设备之间交流的媒介。
格式如下：

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type如下：

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传输层协议使用带外数据(out-of-band,OOB)来发送一些重要的数据,如果通信一方有重要的数据需要通知对方时,协议能够将这些数据快速地发送到对方.为了发送这些数据,协议一般不使用与普通数据相同的通道,而是使用另外的通道.

Provisioning behavior

Provisioning is performed using a five-step process:

• beaconing
• invitation
• exchanging public keys(ECDH加密用的)
• authentication
• distribution of the provisioning data

ECDH，Deffie-Hellman 算法是 密钥交换算法，它的作用是解决如何在不安全的信道中安全的传输一些信息（主要是交换对称加密的密钥/参数）。ECDH 就是使用椭圆曲线函数的 DH 算法
a，b都有一对公钥，各自根据公钥计算出密钥，使用该密钥就行加密

下图是Provisioning process的整体流程，在下一节会对每个流程做详细描述。

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Provisioning errors

一旦中间失败，没有恢复机制，必须从新开始配对。
发起方发生错误，会立即断开连接。
接收方发生错误，发送一个Failed PDU给发起方，由发起方断开连接。60s超时后，可以不同发送Failed PDU。

流程详解

基于PB-ADV

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• Invitation & Capabilities

  建立连接，检测device的兼容性。
  兼容性主要指：支持什么加密方式，(目前只有一种加密方法FIPS P-256 Elliptic Curve,
  就是ECDH），支不支持OOB等一些行为。

• Exchanging public keys

  支持加密，即交换公共密钥，不支持不用

不支持加密的流程

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支持加密的流程

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• Authentication
  认证，主要有三种方式。
  1.Output OOB
  device上展示一个Random number，用户在provisioner上输入这个number
  2.Input OOB
  provisioner上展示一个Random number，用户在device上输入
  3.Static OOB/no OOB
  没有Random number
  下述是三种方式的流程图
  Output OOB

  
  
  

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Input OOB

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Static OOB

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• Distribution of Provisioning data
  该环节主要用来发送Network Key，IV index， Unicast Address(分配给节点的)等信息。然后该环节还会计算出一个session key用来加密Provisioning data。
  Provisioning data如下：

  
  
  

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加密

目前只支持一种加密方式FIPS P-256 Elliptic Curve，整体加密流程如下：
P是public key

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最终算出一个session key用来加密provisioning data这些信息。