技术篇之理解蓝牙Mesh的地址概念

概述

众多通信协议上都离不开地址的概念，大名鼎鼎的IP地址、基石的MAC地址，蓝牙Mesh也不例外，本文将着重讲解Mesh地址的概念，希望能够帮助读者以小窥大，洞悉蓝牙Mesh。

地址的分类

在蓝牙Mesh规范中，将地址分为四类：

1. 单播地址（Unicast Address）用于唯一标识网络中节点的元素地址。
2. 组播地址（Group Address）用于表示网络中的组地址，组地址可以被一个或多个节点所共有。
3. 虚拟地址（Virtual Address）作用类似与组地址，不同点在于其地址空间为2^16。
4. 未分配地址 （Unassigned address）表示此地址不能被使用。

单播地址

单播地址被用于唯一的标识蓝牙Mesh网络中节点的元素（Element)，单播地址从0x0001开始到0x7FFF结束，该地址是在蓝牙Mesh设备配网阶段由配置者分配给设备的，单播地址在各节点之间不能重复，而在节点内必须递增。例如：网络由三个节点组成，节点A有1个元素，节点B有2个元素，节点C由2个元素，节点A的地址为0x0001，节点B的第一个元素如果为0x0002的话，第二个元素必须为0x0003，节点C同理。单播地址在网络中用于唯一的标识网络的节点的元素，因此在网络数据包中源地址（SRC）字段必须设置为该单播地址，而目的地址（DST）则无此要求。

组播地址

组播地址一般被用于元素模型的订阅（Subscribe）和发布（Publish）地址，组播地址从0xC000开始，到0xFEEE结束可以被任意使用，而0xFF00到0xFFFB为保留地址，不能使用。0xFFFC到0xFFFF用于特殊使用：

1. 0xFFFC 代指所有的代理节点（Proxy Node）
2. 0xFFFD 代指所有的朋友节点（Friend Node）
3. 0xFFFE 代指所有的转发节点（Relay Node）
4. 0xFFFF 代指所有的节点（All Nodes）

蓝牙Mesh网络的通信模型是取决于目的地址（DST）字段，如果目的地址为单播地址，那么该消息只能被单播地址为该目的地址的元素所处理，如果目的地址为组播地址的话，该消息可以被订阅该地址的模型所处理。由此推出通信模型：

1. 客户端/服务端模型
2. 订阅/发布模型

虚拟地址

虚拟地址一般用法与组播地址类似，虚拟地址是通过Label UUID 生成，由0x8000开始到0xBFFF结束，Label 有16字节构成，其地址空间无限大，可以弥补组播地址的空间约束性，但是Label UUID在上传输层（Upper Transport Layer）加密时必须作为参数参与运算
$$EncAccessPayload,TransMIC=AES-CCM(AppKey,ApplicationNonce,AccessPayload,LabelUUID)$$

未分配地址

未分配地址0x0000，用于设备处于未配网状态时或其发布订阅地址未配置时初始地址。该地址不能用于网络数据的发送。