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BLE分析及实践——BLE协议(ble协议栈详解)

nanshan 2024-11-14 16:39 28 浏览 0 评论

上文:《不同协议的数据抓包》中提到的蓝牙数据抓包并没有写,这个来通过实例讲解下怎样通过BLE的数据抓取和分析破解一款模拟的智能门锁

首先需要对BLE协议进行下讲解,抓取的数据包要是对BLE协议不了解的话抓取到的数据也看不明白是咋回事,这个和分析HTTP数据一样,需要对HTTP协议有了解清楚才行,对于HTTP的协议,找个时间再好好聊聊!

下一篇通过树莓派来模拟智能门锁来讲解怎样分析这些协议!参见《BLE分析及实践——模拟智能门锁

GATT

GATT是BLE里面的通用属性协议,属于HOST层,关系到应用层数据的传输,为属性协议的传输和存储数据建议一些通用的操作和框架,其中的数据都是实际发送的,也就是蓝牙事件所产生的协议栈事件都是在这里发生的。该框架定义了服务(Server)和服务属性(characteristic)的过程(Procedure)及格式

总体架构如下:

GATT中最上层是Profile,Profile由一个或多个服务(Service)组成,服务是由Characteristics组成,或是其他服务的引用 (Reference),Characteristic包含一个值(Value),可能包含该Value的相关信息。

服务是数据和完成设备或设备的某些部分的特定功能或特征的相关行为的集合。服务可能涉及其它主要或次要服务或构成该服务的特征集合。

服务分为两种类型:主要服务和次要服务。主要服务提供设备的主要功能。次要服务提供设备的辅助功能,引用自该设备至少一项主要服务。

特征:连同属性和有关如何访问该值的配置信息以及有关如何显示或表述该值的信息,是用于服务的值。特征定义包含特征声明、特征属性和值。它还可能包含描述该值或允许服务器配置有关特征值的描述符。

Procedure定义了characteristic的发现、读、写、通知(Notifing)、指示(Indicating) 及配置characteristic的广播。

这个理解起来有些困难,但是只要知道GATT是主要分析的应用数据即可,抓取到的数据包也是过滤这个GATT协议进行分析的,主要还是存在着一些操作的命令、传输的数据等等这些信息

句柄handle和UUID

属性句柄——handle:区分数据的属性,是温度?设备名称?

一台设备可以有许多的属性,例如温度传感器可能包含温度属性、设备名称属性和电池电量属性。表面看来,通过属性类型似乎足以判别某种属性。比如使用温度属性来获取温度,通过设备名称属性来获取设备名等。但是,如果设备包含了两种温度属性,比如一个室内温度传感器加上室外温度传感器,情况会变得怎样。这时你便无法直接读取温度传感器,而必须读取第一个或第二个温度属性。考虑到可能有任意多个温度传感器,问题将变得更加复杂。为了解决这个问题,我们使用了一个16位的地址,也就是属性句柄。有效的句柄范围从0x0001–xFFFF。0x0000为无效句柄,不能用于寻址属性

2、属性类型——uuid:区分数据的类型,是温度?时间?体积类型?

可以被公开的数据有许许多多的类型:温度、压强、体积、距离、功率、时间、充电状态、开关状态、状态机的状态等。 所公开的数据的种类称作属性类型。为了区分如此多的数据类型,一串128位的数字被用来标识属性的类型。这个唯一标识码就叫做通用唯一识别码(UUID),128位的UUID相当长,设备间为了识别数据的类型需要发送长达16个字节的数 据。为了提高传输效率,蓝牙技术联盟( SIG)定义了一种称为“蓝牙UUID基数”的128位通用唯一识别码,结合一个较短的

16位数使用。二者仍然遵循通用唯一识别码的分配规则,只不过在设备间传输常用的UUID时,只发送较短的16位版本,接收方收到后补上蓝牙的UUID基数即可。

3、蓝牙技术联盟UUIDS

蓝牙核心规范制定了两种不同的UUID,1、基本的UUID;2、代替基本UUID的16位UUID。 所有的蓝牙技术联盟定义UUID共用了一个基本的UUID:0x0000xxxx?0000?1000?8000?00805F9B34FB。总共 128位,换算成8位位组(octet)也就是16个8位位组(8*16=128嘛)。为了进一步简化基本UUID,每一个蓝牙技术 联盟定义的属性有一个唯一的16位UUID,以代替上面的基本UUID的‘x’部分,也就是第12、13个八位位组。

例如:

蓝牙UUID基数如下: 00000000—0000—1000—8000—00805F9B34FB

例如要发送的16位识别码为0X2A01,完整的128位UUID便是: 00002A01—0000—1000—8000—00805F9B34FB

4、供应商特定的UUID

与蓝牙技术联盟定义的UUID类似,供应商特定的UUID也有基本UUID和16位的UUID(类似一个别名,再加载在基 本UUID之上)。

基本UUID由nRFgo Studio产生,16位UUID可以按照自己的意图来任意分配

所有对特征值的操作,都是通过对UUID的搜索得到对应的handle之后(也就是找到某种类型,然后再确定这个具体的属性),通过handle来操作特征值的。对于蓝牙通信来说,其都是通过一个个不同的UUID来标识区分不同的服务,区分不同的特性,甚至服务和特性之间的类别。

这里可以认为是操作设备的唯一的key,给这个key赋予不同的值将对设备进行不同的操作行为或设置

基本上把这两个搞清楚了大部分的BLE协议就能看懂了!

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