本帖最后由 IFX_OwenSu 于 2024-4-23 10:59 编辑
以电子价签 (ESL) 和无线电池管理系统 (WBMS) 等为目标应用，蓝牙®5.4 核心规范扩展了蓝牙 技术的功能和范围，包括选择动态广播编码、带加密的广播数据和带响应的周期性广播 (PAwR)。
蓝牙的发展历程
1999年拉斯维加斯计算机博览会上，几位开发者展示了第一款免提蓝牙耳机。紧接着五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。 1999到2003年，蓝牙经历了第一代到第三代的演变。传输效率、安全性不断提升，功耗则不断降低。 2010年，蓝牙4.0作为第一个蓝牙综合协议规范，将高速蓝牙、传统蓝牙、低功耗蓝牙三种模式集成在一起，成为蓝牙发展的新里程碑。 2023年，蓝牙®5.4正式公开发布。一系列新的特性进一步增强了蓝牙无线通信技术的安全性，有助于提升各类应用的用户体验。
蓝牙®5.4新特性 1) 带响应的周期性广播（PAwR） PAwR简单来说是一个新的BLE逻辑传输层，严格来说则是一种支持无连接的、双向的、一对多的低功耗拓扑技术规范。
PAwR用于支持蓝牙®5.4规范的电子货架标签（ESL）中时，它支持高达32640个电子货架标签与单个接入点（网关）之间进行双向通信。通信信息可包含命令、传感器数值或由应用层定义的其他数据。
在这种技术支持下，ESL设备不需要经常性的切换接收模式，因此可以大大延长电池寿命，通常情况下可实现几个月甚至数年以上的续航；同时，基于PAwR的数据传输模式，可保证广播者设备（即接入点）与观察者设备（即ESL）之间的相关性，这不仅减少能量的浪费，也可实现ESL设备接收数据并响应至接入点的能力。
在这种新的通信模式下，观察者设备被划分成若干组和若干子设备，它们会被设定成只监听和自己有关的子事件；广播者设备这边则在PAwR事件中轮流广播不同的子事件给到不同的观察者设备，期间不会建立蓝牙连接，但会在预留的响应时隙分别接受来自不同观察者设备的简短的响应信息。如此，这个单一的广播者设备就能在不建立连接的前提下，和庞大数量的观察者设备组网，并完成双向的、一对多的简短通信。
当应用到ESL市场时，用户就能通过一个单一的接入点或网关，及时更新数千个电子货架标签上显示的信息。不仅不同的电子货架标签能显示不同的信息，接入点这边也能知道每个电子货架标签是否完成了展示信息的更新、当前正在展示什么信息等等。
2) 动态广播编码选择（CSSA ） 当发送BLE扩展广播的时候，可以选择使用哪种Codec编码方式来发送。 蓝牙 LE 物理层定义了三种变体，统称为PHY。这三个 PHY 分别称为 LE 1M、LE 2M 和 LE Coded。如下图比较了这三种PHY：
虽然之前Host端已经定义了如何使用HCI接口来发送命令，来改变Control端的编码，但是在蓝牙®5.4之前，当扩展广播选择LE CODEC编码的时候，是不能指定S的值是选择2还是选择8， 也不能进行动态的切换。而蓝牙®5.4更改了 HCI 命令，以允许在使用 LE 编码 PHY 时指定 FEC 参数 S 的值 。HCI命令如下图：
3) 可加密的广播数据（EAD） 蓝牙设备经常使用广播、扫描响应包或者经典蓝牙EIR包来发送应用数据，所以对广播数据进行加密是很有必要的。蓝牙®5.4之前并没有一个明确的标准来满足这部分的需求，基于连接的加密和认证流程在蓝牙中是有规定的，但是这种基于广播的无连接的加密和认证之前是没有做规定的。
该特性提供了一种标准化的方法来加密广播包中的数据，加密后的广播数据只能被拥有相同密钥的设备解密。需要说明的是，广播包的加密是需要两个设备建立GATT连接之后，才会生成加密广播包的密钥。
加密广播特性提供了一种标准化的、普遍适用的机制，用于在广播包、扫描响应包和EIR数据包中传输经过加密的数据，并安全地共享相关的加密密钥资料。这意味着无论是在一对一或是一对多的拓扑中,蓝牙LE通信中的那些曾无明确安全规范定义的无连接通信场景，现在也都可以使用上标准化的安全机制来完成广播数据包的交换了。
4) GATT安全等级特征（SLC） 设备现在可以使用GATT（普通属性协议）新增的安全等级特征（SLC）来表示设备的安全模式和安全等级。 在过去，当服务器拒绝客户端访问其GATT的某个属性时，通常不会直接断开GATT连接。此时，客户端通常会升级安全等级，来达到访问标准。例如，如果尝试读取特征值导致返回加密不足错误，则客户端可能会通过启动配对流程来试图升级安全等级。配对完成后，就可以使用加密链路来访问，只是此时需要用户重发上次访问失败的数据。
也就是说，在不满足GATT访问所需的安全权限而导致错误之后，就算客户端升级了安全等级，也会导致用户需要手动重发该数据，这就非常影响用户的体验，然而，直到5.3版的蓝牙核心规范依然没有提供此安全错误处理策略的替代方案 。当然，这也是蓝牙®5.4支持GATT安全等级特征的意义所在。
蓝牙核心规范5.4版定义了一个称为GATT安全等级特征（SLC）的新特征。SLC 特性允许客户端确定 GATT 服务器安全条件，如果要授予对所有 GATT 功能的访问权限，则必须满足这些条件。更重要的是，它允许在访问GATT 使用的属性之前就确定这一点。这种提前检查访问要求可以提供更好的用户体验，因为不会因安全等级问题导致应用程序流临时中断。
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