【蓝牙mesh】Lower协议层介绍

Lower层简介

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Lower协议层用于处理网络层以下的功能，包括节点的广播、重传、路由和网络拓扑等，是实现蓝牙mesh网络的关键协议之一。其中Lower协议层中最主要的一部分工作就是mesh数据的分片和组包。
Lower层是将Upper层发过来的数据，进行封装并传递给下层，当Upper层数据较长时，Lower层会对数据进行分片处理，发送给下层。同样的，当接收到来自下层的数据包后，Lower层会解析并判断数据，如果数据是分片的，Lower层会对数据进行组包，组包完成后，将其发送给Upper层。

Lower层数据包

蓝牙mesh Lower层的数据包根据CTL标志位和SEG标志位的不同，分为四种数据类型，分别为不分包的Access数据包、分包的Access数据包、不分包的Control数据包和分包的Control数据包。

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下面分别对四种数据包进行介绍。

不分包的Access数据包

数据包格式如下图：
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下面分别介绍下每个字段的含义：
SEG: 表示数据包是否是分包数据, 不分包的数据该字段为0
AKF：表示数据包应用层加解密是使用appkey还是devkey。 0：devkey 1： appkey
AID: 表示appkey的ID，该字段只有AKF为1时才生效，否则该字段为0.
Upper Transport Access PDU：这个就是应用层真正的数据。

分包的Access数据包

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下面分别介绍下每个字段的含义：
SEG: 表示数据包是否是分包数据，分包的数据该标志位为1
AKF：表示数据包应用层加解密是使用appkey还是devkey。 0：devkey 1： appkey
AID: 表示appkey的ID，该字段只有AKF为1时才生效，否则该字段为0.
SZMIC：表示消息认证码的长度
SeqZero: SEQ的低13位，是在Upper层进行设置的
SegO：表示当前分包的包数，数值是从0开始的
SegN：表示最后一包的包数
Upper Transport Access PDU：这个就是应用层真正的数据。
Segment m ：表示分包的数据, 字节长度1-12个字节，数据包分包长度每包为12个字节（除了最后一包）。

分包数据中的每包中，AKF, AID, SZMIC, SeqZero, and SegN这些字段的数值都是一样的。

不分包的Control数据包

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下面分别介绍下每个字段的含义:
SEG: 表示数据包是否是分包数据，不分包的数据该标志位为0
Opcode: 0x00:表示回复数据， 0x01 - 0x7F表示Control数据的Opcode，具体的Control数据我们上个章节有讲到。
Parameters：表示Control数据的具体数据包。长度为0-11个字节

上面说了Opcode为0表示是回复数据，下面我们看下Control的回复数据包格式是怎样的？

Control回复数据包

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下面分别介绍下每个字段的含义:
SEG: 表示数据包是否是分包数据，不分包的数据该标志位为0
Opcode: 该字段为0，表示回复数据
OBO：表示该数据包是否是Friend节点与低功耗节点交互的数据。如果是则为1，否则为0。
SeqZero：该数值表示Seq，是上层Upper层决定的数据。
BlockAck：表示接收到了多少包分包的数据，每包使用一个bit表示。

分包的Control数据

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下面分别介绍下每个字段的含义:
SEG: 表示数据包是否是分包数据，不分包的数据该标志位为1
Opcode: 数值0x01 - 0x7f
RFU: 保留位
SeqZero：表示Seq的最低13bit，有Upper层决定。
SegO：当前的分包值，数值从0开始计算
SegN: 最后一包的分包值
Segment m：分包数据，长度为1-8个字节

每个分包的Control数据的 Opcode, SeqZero, and SegN这几个字段的数值是相同的。

分片与组包

Lower层的一个非常重要的功能就是对数据进行分片和组包。当Upper层的数据超过15个字节后，就需要在Lower层对数据进行分片。

下面这个图片很好的表示了数据的在每一层上的格式和封装，大家可以仔细分析下这张图

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Access层的数据进入到Upper层之后，会使用appkey对Access的数据进行加密，生成密文Access PDU 和消息认证码TransMIC，当Upper层的数据超过15个字节后，就会在Lower层对数据进行分包处理。数据分包的格式我们前面已经介绍过了，分包之后会传递到下层的network层，使用netkey进行网络层加密，这个我们下一章节会再细讲。

总结

蓝牙Mesh中的Lower层主要的功能就是对网络数据包进行分片和组包，是位于Upper层和Network层之间，对蓝牙Mesh的分层加密起着非常重要的作用。