初探BLE Mesh蓝牙组网信息连接传递流程

1，消息缓存队列和TTL

蓝牙Mesh采用了消息缓存队列和TTL的优化方案来避免消息的无限制转发。

消息缓存 Message cache：设备都会缓存收到消息的关键信息，以确定是否已经转发过此消息，如果是就忽略此消息。Message cache至少需要能缓存两条消息
Time to Live(TTL)： 每个消息都会包含一个Time to Live(TTL)的值，来限制中继的次数，最大可以中继126次。消息每转发一次TTL的值就减1，TTL值为1就不再转发

2，广播与扫描

 Mesh节点在网络内发送数据不会像普通BLE广播需要等一个固定的广播间隔，而是延迟一小段随机时间后发送，所以为了数据不丢失，节点会启用100%占空比来扫描广播信道，扫描窗口时间=扫描间隔

3，节点

为正式加入Mesh网络的设备

3.1，功能：

中继功能（Relay）：那些使能了此特性的节点可以通过Advertising Bearer接收并转发消息给mesh网络其他设备，它只转发不在消息缓存和TTL的值大于1的消息，转发前会把TTL的值减1。支持中继功能的节点称为中继节点
代理功能（Proxy）：为了兼容不支持蓝牙Mesh的BLE设备（比如手机），能够采用BLE GATT Bearer的方式和BLE设备通信，实现mesh广播数据包和GATT通信数据包的转换，支持代理功能的节点称为代理节点
低功耗功能（Low Power）：主要是应用在低功耗设备上，减少设备工作时间，大部分时间处于休眠状态，需要配合朋友节点，支持低功耗功能的节点称为低功耗节点
朋友功能（Friend）：帮助低功耗功能节点缓存消息，便于低功耗节点唤醒后向其查询消息，支持朋友功能的节点称为朋友节点

4，设备

未配网设备：尚未加入Mesh网络的设备叫做未配网设备
配网：未配网的设备成为节点的过程
配网器：对未配网设备进行配网从而成为网络节点
节点：加入到Mesh网络之后的设备，成为蓝牙Mesh网络的一份子

 5，地址

单播地址：分配给节点中的元素地址，地址范围0x0001~0x7FFF，
未分配地址：即无效地址，固定为0x0000，地址的初始值，常用于屏蔽一个设备
组播地址：用于表示一个或多个节点的多个元素，地址范围0xC000~0xFFFF，其中包含256个固定组播地址
虚拟地址：用于表示一个或多个节点的多个元素，每一个虚拟地址逻辑上对应一个128-bit的Label UUID，通过对该Label UUID作哈希运算得出虚拟地址的低14位数值，虚拟地址的范围为0x8000~0xBFFF

6，可共享资源

节点的网络地址（Network Address）、网络密钥（Network Key）、应用密钥（Application Key）和 IV Index 

7，模型

模型(Model)定义了节点基本功能的最小单位模型，包含实现这个功能所必需的状态和操作状态的消息及其他一些行为 

在蓝牙mesh模型里，消息通信基于客户端-服务器的架构，对外提供状态访问接口的叫做服务器（Server），而访问服务器状态的叫做客户端，模型分为三种

服务器模型：服务器模型包含了一个或多个元素上的一种或多种状态，比如灯泡上包含有通用开关服务器模型（Generic OfOff Server）和灯泡亮度服务器模型（Light Lightneww Server）
客户端模型：客户端模型定义了一系列的消息，用于客户端去请求、设置服务端的状态，比如开关中含有通用开关客户端模型(Generic OnOff Client)以及灯亮度客户端模型(Light Lightness Client)，客户端模型不含有状态
控制模型：控制模型可以包含一个或多个客户端模型，用来和其他节点的服务端模型通信；也可以包含一个或多个服务端模型，用于响应其他节点客户端模型发来的消息
蓝牙技术联盟定义的模型被称为标准模型（SIG Adopted Model），16bit标识，目前SIG定义好的模型包括Generic、Sensors、Time and Scenes、Lighting；由厂商定义的模型称为厂商模型（Vendor Model）,32bit标识。

8，发布和订阅

与MQTT不同，MQTT是向主题进行发布和订阅，这个是对上面所说的地址进行发布和订阅。（单播那些） 

9，网络安全 

mesh对传输的数据进行分层次加密，网络层（Network Layer）数据通过网络密钥（Network Key）加密；应用密钥（App Key）用于加密接入层（Access Layer）数据；配置模型（Configuration Model）的数据则采用设备密钥（Device Key）进行加密

10，连接拓扑图

 11，Mesh网络架构

BLE层： 蓝牙mesh建立在BLE物理层和链路层之上，采用Advertising和Connection两种数据传输方式
承载层(Bearer Layer) ：把BLE层的数据抽象并供上层使用， 目前定义了两种承载，广播承载和GATT承载， 分别对应BLE的Advertising和Connection方式
网络层(Network Layer) ：定义了PDU的格式，负责基于地址的消息传输，实现对承载层的消息报文进行加解密和认证行为
底层传输层(Lower Transport Layer)：负责将数据分段和重组，保证数据的完整
上层传输层(Upper Transport Layer)： 负责应用层信息数据的加密，解密和认证；它还定义了节点间传输控制信息，包括了朋友特性的应用实现
接入层(Access Layer)：定义应用数据的格式，定义并控制应用数据在上层传输层的加密解密的过程；它确保从下层接收到的数据是正确的并传输到更高层的应用（指定到Model）
基础模型层(Foundation Model Layer)：定义了配置和管理Mesh网络所需的访问层的状态、消息、 模型等， 实现mesh网络的配置