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蓝牙mesh网络 启动配置Part2 在本文的Part1中，我介绍了启动配置承载层(provisioning bearer layer)和蓝牙mesh启动配置流程的前三个阶段：发送Beacon信号、邀请和交换公共密钥。 
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启动配置流程包括五个阶段：
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4 认证
在此步骤中，启动配置设备使用所选的验证方法，对未经启动配置设备进行验证。有三种可用的验证方法(OOB, Out-Of-Band)：输出OOB（Output OOB）、输入OOB（Input OOB）、以及静态OOB（Static OOB）或无OOB（No OOB）。 输出带外（Output OOB） 若选择的是输出带外（Output OOB）验证方法，则未经启动配置设备会选择一个随机数，并通过与其功能兼容的方式输出该数字。例如，如果未经启动配置设备是一个灯泡，则它能够闪烁指定的次数。如果设备具有LCD屏幕，则可以将随机数显示为多位数值。启动配置设备（Provisioner）的用户需要输入观察到的数字，来验证未经启动配置的设备。输出带外验证方法的工作流程如图1所示。 输入随机数后，启动配置设备（Provisioner）生成并检查确认值。无论采用哪种验证方式，整个验证步骤中的检查确认值（check confirmation value）计算方式都是相同的，请继续往下看。 输入带外（Input OOB） 输入带外（Input OOB）验证方法与输出带外（Output OOB）方法类似，但设备的角色相反。启动配置设备（Provisioner）生成并显示随机数，然后提示用户采取适当的操作，将随机数输入未经启动配置的设备。以照明开关为例，用户可以在一定时间内数次按下按钮，以这种形式输入随机数。 与输出带外验证（Output OOB）相比，输入带外（Input OOB）方法需要发送一个附加的启动配置协议PDU。在完成认证操作之后，未经启动配置的设备向启动配置设备发送一个启动配置输入完成PDU（Provisioning Input Complete PDU），通知其随机数已输入完成。随后进入到执行检查确认值操作的步骤。 静态带外(Static OOB) 或无带外（No OOB） 在输入带外或输出带外都不可用的情况下，启动配置设备（Provisioner）和未经启动配置的设备可采用静态带外（Static OOB）验证或无带外（No OOB）验证：采用静态OOB信息；或静态OOB信息不可用，直接以数值0代替。在此情况下，启动配置设备和未经启动配置的设备各自生成一个随机数，然后进行检查确认值操作。 检查确认值(Check Confirmation Value) 无论采用何种验证方法，都会进行确认值生成和检查。根据蓝牙mesh规格，启动配置设备(Provisioner) 和未经启动配置设备应分别计算确认值。这两个值被称为ConfirmationProvisioner和ConfirmationDevice。这两个值的计算都使用一系列相同的函数，不同之处仅在于所使用的随机数输入。 蓝牙mesh规格中有两页关于计算过程的内容说明。确认值生成函数需要8个参数，参数值来自启动配置（Provisioning）过程中的后续步骤。可参考规格的5.4.2.4认证和5.4.1启动配置PDU部分，了解更多详细信息。（详见：https://www.bluetooth.com/specifications/mesh-specifications ） 表1列出了用于确认值生成及其来源的参数。 让我们来看看用于确认值生成的算法。图3是一个流程图，其中包括了几轮AES-CMAC和SALT生成[1]。该流程图对于ConfirmationProvisioner和ConfirmationDevice值均适用。
确认值检查(Confirmation Value Check) 当确认值生成之后，两台设备就会进行交换，并且都会检查接收值的完整性。图4表示确认值检查的过程。 确认过程的开始就是启动配置设备（Provisioner）将其随机数RandomProvisioner发送到未经启动配置的设备。未经启动配置设备使用它来重新计算确认值，并与之前接收的确认值进行比较，进行验证。
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5 启动配置数据分发
认证步骤完成之后，就可以确保在启动配置设备（Provisioner）和未经启动配置设备之间建立的承载层的安全，然后就进入启动配置(Provisioning)过程中最重要的一步：导出并分发启动配置数据（provisioning data）。启动配置设备(Provisioner) 负责生成启动配置数据，启动配置数据由多个数据项组成，包括一个称为网络密钥 (NetKey) 的安全密钥。表2列出了启动配置数据字段。 为安全地进行启动配置数据分发，启动配置设备（Provisioner）采用AES-CCM [2]，借助共享的会话密钥（SessionKey）对启动配置数据(provisioning data)进行加密，启动配置设备和未经启动配置设备都会进行计算。 AES-CCM需要三个输入参数：会话密钥、会话随机数和纯文本。纯文本参数值包含需要被加密的启动配置数据。设备密钥（DevKey）、会话密钥（SessionKey）和会话随机数（SessionNonce）的值通过图5所示的过程导出。 从图5可以看出：
至此，启动配置流程完成。两台对等设备都已知晓新的设备密钥（DevKey）和全网的网络密钥（NetKey），这就意味着我们的新设备已成为蓝牙mesh网络中的节点（node）和成员。 开发mesh 启动配置过程是蓝牙mesh安全的基础，让网络设备之间能够可靠安全地进行通信。如果您想了解有关蓝牙mesh的更多信息，请下载蓝牙mesh规格，蓝牙mesh创新产品开发所需的一切都将尽在掌握。 References: [1] 有关AES-CMAC和SALT的更多信息，请参阅《蓝牙mesh - 安全概述》。 [2] 有关这些术语的更多信息，请参阅《蓝牙mesh - 安全概述》。 |
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