ble pairing空中包分析

ble 抓取空中包的工具有兩種，這裏使用更加廣泛的ellisys 工具（同時支持ble 和br/edr藍牙分析）爲例，說明ble
配對過程在空中包的體現流程。
平常工作中，對細緻的知識點可能並沒有做過全面的統計，由於負責產品線單一，常常僅關注某一個部分的內容，說到底還是藍牙協議知識不夠紮實。

Advertise 廣播包

在配對之初，service 端需要從host 配置廣播包參數，將連接必要的參數傳遞給controller，通過廣播的形式，發送給周圍的設備。

廣播包種類：

• a connectable and scannable undirected event
• a connectable undirected event
• a connectable directed event
• a non-connectable and non-scannable undirected event
• a non-connectable and non-scannable directed event
• a scannable undirected event
• a scannable directed event

廣播根據是否可以被掃描到，是否可以被連接，是否定向大致可以分爲7種。
以remote control與TV配對過程爲例

• 在初次配對過程中，發送的廣播包類型爲connectable undirected adv
• ble 有40個信道，其中3個primarily changle 用於發送adv，當前index=38
• 信號強度RSSI爲-73.5db
• 使用的是1M帶寬
• 廣播包攜帶的local地址是random（resolvable,如果對端支持RPA，可以被解析）7a:7d:39:9e:b6:f2
• 單次廣播包持續時間296us，總共連續發送了三次廣播包

廣播包攜帶數據

通過HCI log 能夠很直觀的解析出廣播包的數據格式


根據廣播包格式，能夠解析出廣播包攜帶的數據，以上述hci log 爲例:
00:connectable undirect
00:piblic address
7c 4b 22 7f c7 f0 : bt address
1f: 數據總長length 31

• 以上是所有廣播包元素的公共信息
• 每個獨立的元素格式： 元素長度（固定1個字節） + 類型（固定一個字節）+數據（可變） ； 其中的關係式：元素長度=類型+數據
• 所以每個獨立元素所佔空間爲 元素長度+1
• 以上述爲例，總長31=2+3+5+6+10+ 元素個數（總共5個元素）
• 廣播包攜帶的總共長度，不得超過ADV PDU發送的最大長度

通過 空中包的 payload 也能解析出對應的信息
前6個字節爲地址信息，後31個字節爲元素信息：

2+3+3+19+元素個數（4） = 31

Scan Request/Scan response

當server 端發送connectable undirecte 廣播包，
如果client 是atctive scan 模式，client接受到廣播包之後會回覆一個scan request
scan request 中最核心的信息是client 地址和server 地址信息

• 有收到scan request之後，server 必須回覆scan response， 攜帶自己的地址信息。
• 另外需要特別注意，scan response中也可以攜帶 adv 元素信息，如果在connectable undirected adv
  中，信息太長，一次性攜帶不完，可以在scan response 中增加元素信息。
• active scan 模式必須要connectable undirected adv和scan response 兩包數據完整，將所有的adv 元素單元重組整合之後，一次性上報給app 層。
• 信息過長，還有一種extend adv，能夠最多攜帶512字節的數據

connect 發起連接

• client 端根據接受到的廣播包內容，會過濾掉一些不關心設備，如果發現有目標設備被掃描到，會發起連接請求。
• HCI command LE create connect 對應 air log Connection Indication

LE create connection 命令解析如下：

• 自己client 發起端的藍牙地址
• 目標server 段的藍牙地址
• 鏈接參數 interval， page scan 窗口直接的間隔，數值越小間隔越小，功耗越大，鏈接越快，跟ic 的能力有關
• latency : 連接 狀態上報的延遲， 如果非0，可能會造成連接時間過長，用戶體驗較差，一般在配對過程中此參數都設置爲零
• server端如果pagescan 成功，會回覆給client connect complete， 並且校準時鐘

L2CAP 層信息交換及安全加密

• 如果adv 中沒有攜帶name，一般會有name request
• 後續llcp feature request和response，start Encryption Request
• 加密完成後，雙方會持有對方的link key
• 如果air log 有記錄到雙方設備的配對過程，也會存有link key，ATT數據才能夠被解析。
• 在air log 中需要輸入link key 才能夠解析ATT 數據
• SMP結束完成後，會有一次update command， 一般smp
  使用的是7.5ms的interval進行加密過程中的信息交換，目的是快速完成加密過程，update 之後interval
  會被調整到默認值，一般會大於7.5ms。
  
  加密結束之後，配對過程基本結束。

本案例主要是以RC 與TV配對的過程爲例，說明該flow在air log中的體現。
air log作爲藍牙分析非常重要的log，一般確認：
1.廣播包是否有正確發送出來
2.Request是否有正確被相應
3. performance相關的問題