001_蓝牙协议连接过程

ACL连接的建立和释放

从蓝牙联盟规范文档里我们可以找到对应说明.

acl_connection

可以看到蓝牙连接流程分为9个步骤，实线部分是必须步骤，虚线步骤是可选的步骤。

第一步，创建连接

第一步创建连接，host端会通过hci指令发送create connection的命令给到controller，这个命令里面包含指定蓝牙设备地址，控制层会通过这个地址执行paging操作。

create-connection

第二步，可选的信息交换

第二部发送获取对方蓝牙设备特性信息，了解蓝牙设备属性等，例如是否支持OOB配对，也就是通过别的途径交换配对信息，例如NFC蓝牙设备等。

exchange features

第三步，连接请求

获取完特性后，host端就可以发送LMP_HOST_CONNECTION_REQ PDU，这个是必选步骤，对端蓝牙收到这个请求后，会有三种响应方式：

拒绝连接；
接受连接；
接受连接但是请求自己为master；

connection-request

第四步，连接设备回应

第一种情况：连接被拒绝。

connection-reject

第二种情况：连接请求同意。

accepts connection

第三种情况：连接接受，但是请求更换角色。

accept-connection-and-preference-central

第五步，AFH自适应跳频-Adaptive Frequency Hopping

在蓝牙设备接受连接请求后，会交换特性，之后AFH会被使用，host端根据干扰情况自动跳到下一个频段，会发送LMP_SET_AFH 和 LMP_CHANNEL_CLASSIFICATION_REQ PDU

AFP

第六、七步，鉴权和配对

前面准备工作完成后，需要进行身份认证请求，整个过程就是获取Link Key的过程。Link Key在后续数据传输时使用。

required link key

当两个设备事第一次进行连接时，由于双方都没有保存link key,所以需要进行授权验证，控制器向host发送link key请求，如果host回复的是negative,接下来就进入配对过程。如果host返回positive，那双方就不需要进入配对过程。

secure simple pairing

在蓝牙配对过程中，大部分使用secure simple pairing方式，也就是SSP配对。首先会使能简单配对，OOB（out of band）配对会最先考虑，如果双方都支持，则优先使用OOB。

io capability exchange

开始简单配对后，先进行特性交换，交换有关鉴权的需求，以及最重要的双方蓝牙设备具有怎么样的人机交互能力，也就是io capabilities exchange,也就是获取对方设备是不是支持输入，支持显式等功能，根据双方具有的人机交互能力，选择合适的配对方式

public key exchange

接下来就是双方蓝牙设备交换public key了，当收到对方蓝牙设备的公钥，利用它就可以计算出Diffie Hellman密钥，也就是DHKey了，这个DHKey我们后面会看到，就是利用它来生成link key

oob-authentication

根据前面的feature exchange的结果，有三种鉴权方式，前面说过，OOB鉴权的优先级最高，由配对的双方，在配对过程之外，额外的交互一些信息，并以这些信息为输入，进行后续的配对操作，额外信息称作OOB(out of band),这个也是OOB的由来。

numeric comparision authentication

接下来的鉴权方式叫做MITM(man-in-the-middle)也就是中间人鉴权，方式中带人，也就是说需要人的参与，这种方式有2种，先介绍Numeric comparision方式鉴权，这种方式需要两个蓝牙设备都具备显式的能力，然后两个设备自行产生6位数字，用户比较后确认，最常见的场景就是手机与手机通过蓝牙之间进行的配对连接。

passkey entry authentication

中间人鉴权的第二种方式，叫做passkey entry,这种方式要求一方蓝牙设备具备输入的能力，比如蓝牙键盘，一方蓝牙设备具有显式的功能，比如手机，一端显式配对码，一点输入配对配对码进行配对，这种方式常用在平板或者pc和蓝牙键盘之间的连接。

最后还有一种鉴权方式，叫做just work,它不需要用户的参与，两个设备自行协商配对，最常用的场景就是手机和蓝牙耳机进行配对。

上面鉴权交互结束后，就会通过算法将DHKey计算得到Link Key，并用在后续交互过程的输入。这一步完成后，LM控制器通过HCI发送HCI_LINK_KEY_NOTIFICATION事件来通知host得到Link Key。

第八步，启动加密

完成了鉴权和配对的过程，就会开始利用得到的link key进行加密的连接，利用加密信息，可以相互传送一些私密信息，如encryption information,identity information等，进行最后的连接过程交互。

starting encryption during connection setup

第九步，连接完成

最后，连接建立完成，双方蓝牙设备LM控制器向各自的host发送LMP_SETUP_COMPLETE PDU事件，将底层连接建立的句柄发送给上层，使用这个连接handle就可以用来发送上层的数据了，那么整个的连接流程就完成了。

connection setup

最后，连接断开

当连接不需要维持时，双方都可以发起终止连接命令或分离连接请求。

disconnect