【BLE MESH】PB-ADV入网详解

设备在一个mesh网络中通讯，需要获取该mesh网络的net key /dev key/app key等密钥，才能加解密mesh数据包，入网的目的其实就是为了获取这些密钥。MESH协议规定有两种入网方式

PB-ADV
PB-GATT

这两种入网方式只是承载层不一样，一个是通过BLE GATT层承载，一个是通过广播承载。但是其入网的流程是一致的。一般来讲更推荐使用PB-ADV方式入网，因为mesh协议的数据传输层也是adv，但是对于一些像手机、平板电脑等设备，其是不支持adv通道的ble mesh的，所以通常使用PB-GATT入网。

流程

邀请入网：要入网的设备会对外广播Mesh Beacon 报文，声明自己是未入网设备，可被启动配网设备Provisioner 发现。启动配网设备Provisioner 发现周围的Mesh Beacon 广播报文后，可以向其发送启动配网邀请报文（启动配网过程可以理解为入网过程），要入网的设备接收到Provisioning Invite 报文后回复一个包含自己支持的启动配网功能的报文Provisioning Capabilities（包括本设备支持的元素数量、支持的一组安全算法、是否支持OOB方式交换公钥、Input/Output 能力等信息）；
创建安全通道：启动配网设备Provisioner 和待入网设备New Device 之间通过BLE 或OOB 方式交换公共密钥，双方通过ECDH 椭圆曲线密钥协商算法生成共享密钥，并通过共享密钥加密后续的通信报文，相当于设备双方创建了一个安全通信链路；
身份认证：为了防止攻击者伪装成New Device 入网获得NetKey 和AppKey，需要对入网的New Device 进行身份验证。TLS 是通过可信的第三方签名证书来验证通信对端的身份，BLE 作为近场通信协议，可以让配网的人参与验证入网设备的身份。根据待入网设备Input/Output 能力的不同，有Output OOB、Input OOB、Static OOB、No OOB 四种认证信息交换方法，比如New Device 是一个灯 - 用户观察其闪烁次数并输入Provisioner，再比如New Device 是一个开关 - 用户在一定时间内按压Provisioner 显示的次数，再比如New Device 是一个传感器 - 用户让Provisioner 获取该传感器指定的一个静态数值等（No OOB 相当于静态数值为0，这种方式容易被攻击者的伪装设备入网，不够安全，因此较少使用）。无论采用上述哪种认证信息交换方式，都需要根据双方获得的认证信息计算并生成确认值，当双方都通过确认值核对后（也即认证信息核对过程），New Device 通过身份认证，就可以分发密钥了，否则中止启动配网过程；
分发密钥：Provisioner 与New Device 之间创建安全通信链路，且Provisioner 完成对New Device 的身份验证后，就可以向其分发MESH 网络需要的启动配网信息了，比如为New Device 每个元素分配的Unicast Address、接收并处理消息报文的NetKey / Appkey / Key Index / IV Index、验证后续配置者身份的DevKey（后续Provisioner 凭借DevKey 修改该device 的配置信息，若无对应的DevKey 则无法修改该设备配置）等。

经过上述启动配网过程，入网设备被分发NetKey、Appkey、DevKey 等密钥，只要保证入网设备的身份没问题，密钥分发过程就是安全的。在上述身份认证环节，No OOB 认证信息交换方式是不安全的，可能会让攻击者伪装的New Device 成功入网，并获得被分发的密钥；其余三种认证信息交换方式是安全的，可以防止中间人攻击。

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