设备地址和设备名

每个蓝牙设备都有一个全局唯一的设备地址，类似于 MAC 地址

蓝牙设备也可以有一个设备名。这个设备名不像 DNS 名称一样被统一管理，可以任意取名。客户端设备可以广播一个查询，搜索满足名称条件的设备，从而建立连接

• RFCOMM
  • 类似 TCP
  • 每个机器只有 30 个端口（不像 TCP 有 65535 个）
• L2CAP
  • 类似 UDP
  • 面向连接（也可以不面向连接，但是通常不这么用）
  • 报文最大长度固定（默认 672 字节，可以协商到 65535）
  • 可选重传机制
    • 重传直到连接失效（默认）
    • 超时丢弃（超时时间可以配置为 0-1279ms）

修改重传机制时，所有对同一个设备的连接都会应用此机制，也就是说这个配置对于目标设备来说是全局配置。RFCOMM 底层也是使用 L2CAP，所以要确保这些连接也不会受到影响。如果只对目标设备建立一个蓝牙连接，那没问题

• 可靠，基于流
  • RFCOMM（类似 TCP）
• 可靠，基于报文
  • RFCOMM 或 L2CAP+无限重传（类似 TCP/R-UDP）
• 最大努力，基于报文
  • L2CAP+超时丢弃（类似 UDP）

• L2CAP
  • 端口叫做 Protocol Service Multiplexers(PSM)
  • 1-32767 的奇数
  • 1-1023 是预留的
• RFCOMM

为了避免端口冲突，蓝牙使用 Service Discovery Protocol (SDP)

SDP 是一个预留的服务（基于 L2CAP，使用预留端口），其他服务想要暴露端口或其他服务信息的时候，可以向 SDP 注册，端口会动态分配。客户端想要连接的时候，可以查询 SDP 服务器

SDP 中还支持使用 UUID 来指定服务的类型，客户端想要查询特定服务时，提供 UUID 作为关键词即可

Profile

类似互联网领域有 RFC 对各种高层协议进行规范化（比如 HTTP），蓝牙也有，叫 Profile

Linux+PyBluez

BlueZ 是 Linux 环境使用的蓝牙协议栈。PyBluez 可以使用 python 管理蓝牙

import bluetooth

target_name = "My Phone"
target_address = None

# 获得一个地址列表
nearby_devices = bluetooth.discover_devices()

for bdaddr in nearby_devices:
    # 基于地址，连接目标设备，查询它的名字
    if target_name == bluetooth.lookup_name(bdaddr):
        target_address = bdaddr
        break

地址格式为xx:xx:xx:xx:xx

有时候网络不稳定，可以多查询几次

建立 RFCOMM 连接

基于 Socket

需要注意：有些设备的蓝牙默认是discoverable off模式，即无法被发现，此时即使启动了服务器，也无法被客户端发现并连接。需要启用蓝牙发现才能被连接

# server.py
import bluetooth

server_sock = bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM)

port = 1 # 这里使用固定端口，而不是动态分配一个端口
server_sock.bind(("",port)) # address + port, empty string means any address is acceptable
server_sock.listen(1) # 此处的1不是端口号。详见下文参考

client_sock,address = server_sock.accept()
print "Accepted connection from ",address

data = client_sock.recv(1024)
print "received [%s]" % data

client_sock.close()
server_sock.close()

# client.py
import bluetooth

bd_addr = "01:23:45:67:89:AB"

port = 1

sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
sock.connect((bd_addr, port))

sock.send("hello!!")

sock.close()

建立 L2CAP 连接

# server.py
import bluetooth

server_sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.L2CAP )

# 如果设置固定端口，应该是0x1001-0x8FFF的奇数
port = 0x1001
server_sock.bind(("",port))
server_sock.listen(1)

client_sock,address = server_sock.accept()
print "Accepted connection from ",address

data = client_sock.recv(1024)
print "received [%s]" % data

client_sock.close()
server_sock.close()

# client.py
import bluetooth

sock=bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.L2CAP)

bd_addr = "01:23:45:67:89:AB"
port = 0x1001

sock.connect((bd_addr, port))

sock.send("hello!!")

sock.close()

• 可以主动协商 MTU：bluetooth.set_l2cap_mtu( socket, 65535 )，仅对此 socket 生效
• 设置超时语义：bluetooth.set_packet_timeout( bdaddr, timeout_ms )，对目标地址的所有连接生效

使用 SDP 动态分配端口

# 查询可用端口，返回第一个可用的端口
# 只是查询端口，并没有占用端口，所以bind的时候可能会报错
bluetooth.get_available_port( protocol )

# socket被bind之后，可以被SDP广播
bluetooth.advertise_service( sock, name, uuid )
bluetooth.stop_advertising( sock )

# 如果`bdaddr`是`localhost`，则查询本机的服务
bluetooth.find_service( name = None, uuid = None, bdaddr = None )

调用顺序：

# server.py
import bluetooth

server_sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )

port = bluetooth.get_available_port( bluetooth.RFCOMM )
server_sock.bind(("",port))
server_sock.listen(1)
print "listening on port %d" % port

uuid = "1e0ca4ea-299d-4335-93eb-27fcfe7fa848"
bluetooth.advertise_service( server_sock, "FooBar Service", uuid )

client_sock,address = server_sock.accept()
print "Accepted connection from ",address

data = client_sock.recv(1024)
print "received [%s]" % data

client_sock.close()
server_sock.close()

客户端示例

# client.py
import sys
import bluetooth

uuid = "1e0ca4ea-299d-4335-93eb-27fcfe7fa848"
service_matches = bluetooth.find_service( uuid = uuid )

if len(service_matches) == 0:
    print "couldn't find the FooBar service"
    sys.exit(0)

first_match = service_matches[0]
port = first_match["port"]
name = first_match["name"]
host = first_match["host"]

print "connecting to \"%s\" on %s" % (name, host)

sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
sock.connect((host, port))
sock.send("hello!!")
sock.close()

DBus+BlueZ

BlueZ 还提供了 dbus 接口，有些 pybluez 没有提供的接口，可以通过调用 dbus 接口来实现。比如假设要实现 HID 设备，需要满足 HID 的 profile，而 pybluez 没有提供注册 profile 的接口，所以需要在 python 中调用 dbus 的接口来注册 profile

想要对 dbus 进行 debug，可以使用busctl, e.g. busctl list, sudo busctl monitor org.bluez

Human Interface Device

Windows 操作系统自带 HID Driver，所以不论是蓝牙设备还是 USB 设备，只要使用 HID 协议，就可以免驱动直接可用。如果使用 HID，就要自己写驱动或数据接收程序了

HID 使用 0x0011 作为 HID control port, 0x0013 as HID interrupt port

HID UUID: 00001124-0000-1000-8000-00805f9b34fb

16 bit UUID: 0x0011

Device Class

可以在/etc/bluetooth/main.conf中设置 Device Class，用来被宿主机识别设备类型，从而显示对应的图标

device class generator: http://bluetooth-pentest.narod.ru/software/bluetooth_class_of_device-service_generator.html

CLI 工具

• 蓝牙管理软件：bluetoothctl / btmgmt