Mesh-Technology-Overview1.pdf

蓝牙Mesh网络技术是一套全新的网络拓扑选择，它是针对蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy，简称BLE）网络的增强技术，首次发布于2017年夏季。这项技术代表了蓝牙技术的一次重大进步，使得蓝牙有可能成为多种新领域和新用例的主要低功耗无线通信技术，尤其是在智能建筑和工业物联网（Industrial IoT，简称IIoT）方面。 蓝牙技术自2000年发布以来，经历了迅猛的发展。最初，蓝牙旨在替代有线技术，很快它就在无线音频产品以及计算机外设，如无线鼠标和键盘等领域占据了主导地位。到了2010年，随着蓝牙低功耗（Bluetooth LE）技术的推出，蓝牙的影响力获得了质的飞跃。 蓝牙Mesh网络技术包含若干关键概念和术语： 1. Mesh与点对点（Point-to-Point）：传统蓝牙网络多采用点对点的通信方式，而Mesh网络则是将许多蓝牙设备互相连接，形成一个大的网络，类似于网状结构。 2. 设备与节点：在蓝牙Mesh网络中，蓝牙设备充当网络的节点，它们可以是传感器、控制器或其他蓝牙LE设备。 3. 元素：蓝牙Mesh网络中的节点可以包含一个或多个元素，每个元素都有自己的独立地址和功能。 4. 消息和地址：蓝牙Mesh网络使用基于发布/订阅模型的消息传递机制，每个设备都有一个唯一的地址。 5. 状态和属性：设备通过状态和属性来描述自己的状态，状态的变化可通过消息进行广播。 6. 状态转换：蓝牙Mesh网络允许节点状态的转换，例如灯泡的开关状态。 7. 绑定状态：节点之间可以进行绑定操作，以建立安全的通信。 8. 模型：蓝牙Mesh使用标准化的模型，使得不同制造商的设备能够互相理解。 9. 通用性：为了支持各种不同的用途和设备，蓝牙Mesh提供了一定程度的通用性。 10. 场景：场景可以被用来控制多个设备上的一组状态，如控制室内照明。 蓝牙Mesh网络的配置过程包括以下步骤： 1. 广播（Beaconing）：设备以广播方式告知周围设备自己的存在。 2. 邀请（Invitation）：邀请其他设备加入到Mesh网络中。 3. 交换公钥（Exchanging Public Keys）：网络中的设备互相交换公钥，用于后续的身份验证。 4. 认证（Authentication）：设备间进行认证，确保加入网络的设备是安全可信的。 5. 分发配置数据（Distribution of the Provisioning Data）：将必要的配置信息分发给网络中的设备。 蓝牙Mesh网络系统架构特点： 1. 中继节点（Relay Nodes）：用于消息在节点间多跳传播，增大网络覆盖范围。 2. 代理节点（Proxy Nodes）：允许不支持蓝牙Mesh的设备也能访问Mesh网络。 3. 节点配置：包括低功耗节点（Low Power Nodes）和友节点（Friend Nodes），用于优化网络功耗和功能。 4. 运载层（Bearer Layer）、网络层（Network Layer）、低层传输层（Lower Transport Layer）、高层传输层（Upper Transport Layer）和访问层（Access Layer）：这些构成了蓝牙Mesh网络的协议栈。 蓝牙Mesh网络的安全性是强制性的，它包括： 1. Mesh安全基础：强调关注分离，区分不同的安全考虑点。 2. 密钥管理：包括节点移除、密钥刷新和废弃密钥攻击的防范。 3. 隐私：防止隐私泄露，保护用户隐私安全。 4. 重放攻击：防范恶意用户通过复制网络消息达到不法目的的攻击。 蓝牙Mesh网络的应用实践涉及消息的发布与传递，支持多路径传递、管理式广播、心跳、TTL（Time to Live，生存时间）设置和消息缓存等。 蓝牙Mesh网络的新领域涵盖了将来可能发展的方向和潜在的用途，这包括但不限于引用的参考文献部分。 蓝牙Mesh网络技术是一种高度集成的通信解决方案，通过引入网状拓扑，让蓝牙技术在保持低功耗的同时，大幅提升了网络的覆盖范围和可靠性。它在智能建筑和工业物联网中的应用，预示着蓝牙技术将在未来物联网的多个领域扮演重要角色。