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GATT-Architektur

Das Generic Attribute Profile (GATT) definiert, wie BLE-Geräte Daten organisieren und austauschen.

Hierarchie​

Ebenen​

EbeneBeschreibungBeispiel
ProfileSammlung von ServicesHeart Rate Profile
ServiceGruppiert zusammengehörige DatenHeart Rate Service (0x180D)
CharacteristicEinzelner DatenwertHeart Rate Measurement (0x2A37)
DescriptorMetadaten zur CharacteristicCCCD (0x2902)

Services​

Ein Service gruppiert logisch zusammengehörige Characteristics.

Service-Struktur​

Service Declaration (Handle 0x000A)
├── UUID: 0x180D (Heart Rate)
├── Type: Primary
└── Handles: 0x000A - 0x0015

Service-Typen​

TypBeschreibung
Primary ServiceHauptfunktionalität des Geräts
Secondary ServiceHilfsfunktion, referenziert von Primary
Included ServiceWiederverwendung eines anderen Services

Standard vs. Custom Services​

# Standard (Bluetooth SIG)
0x1800 - Generic Access
0x1801 - Generic Attribute
0x180F - Battery Service
0x180A - Device Information
0x180D - Heart Rate

# Custom (128-bit UUID)
0000fff0-0000-1000-8000-00805f9b34fb
d44bc439-abfd-45a2-b575-925416129600

Characteristics​

Eine Characteristic ist der grundlegende Datencontainer in GATT.

Characteristic-Struktur​

Characteristic Declaration (Handle 0x000B)
├── Properties: READ | WRITE | NOTIFY
├── Value Handle: 0x000C
└── UUID: 0x2A37

Characteristic Value (Handle 0x000C)
└── Data: [actual value bytes]

Descriptor (Handle 0x000D)
├── UUID: 0x2902 (CCCD)
└── Value: 0x0001 (Notifications enabled)

Properties (Bitfeld)​

BitPropertyHexBeschreibung
0Broadcast0x01In Advertising einschließbar
1Read0x02Lesbar
2Write Without Response0x04Schreiben ohne Bestätigung
3Write0x08Schreiben mit Bestätigung
4Notify0x10Server kann benachrichtigen
5Indicate0x20Server kann indizieren (mit ACK)
6Authenticated Signed Writes0x40Signierte Writes
7Extended Properties0x80Weitere Properties in Descriptor

Beispiel: LED Brille Characteristics​

# Aus JADX-Analyse extrahiert
CHARACTERISTICS = {
    "d44bc439-abfd-45a2-b575-925416129600": {
        "name": "Command/Control",
        "properties": ["WRITE", "WRITE_NO_RESP"],
        "handle": 0x0012,
        "purpose": "LED-Befehle senden",
    },
    "d44bc439-abfd-45a2-b575-92541612960a": {
        "name": "Data",
        "properties": ["WRITE", "WRITE_NO_RESP"],
        "handle": 0x0015,
        "purpose": "Textdaten übertragen",
    },
    "d44bc439-abfd-45a2-b575-925416129601": {
        "name": "Notification",
        "properties": ["NOTIFY"],
        "handle": 0x001b,
        "purpose": "Statusmeldungen empfangen",
    },
}

Descriptors​

Descriptors liefern Metadaten über eine Characteristic.

Wichtige Descriptor-Typen​

UUIDNameBeschreibung
0x2900Characteristic Extended PropertiesZusätzliche Properties
0x2901Characteristic User DescriptionMenschenlesbare Beschreibung
0x2902Client Characteristic Configuration (CCCD)Notifications/Indications aktivieren
0x2903Server Characteristic ConfigurationServer-seitige Konfiguration
0x2904Characteristic Presentation FormatDatenformat-Beschreibung

CCCD (Client Characteristic Configuration Descriptor)​

Der wichtigste Descriptor für Notifications:

# CCCD Werte
CCCD_DISABLED = 0x0000      # Keine Benachrichtigungen
CCCD_NOTIFICATION = 0x0001  # Notifications aktivieren
CCCD_INDICATION = 0x0002    # Indications aktivieren

# Notifications aktivieren mit blatann
notify_char = peer.database.find_characteristic(NOTIFY_UUID)
cccd = notify_char.find_descriptor("2902")
cccd.write(bytes([0x01, 0x00])).wait()  # Little Endian!

Handles​

Jedes Attribut hat ein eindeutiges Handle (16-bit Adresse):

Handle 0x0001: Generic Access Service Declaration
Handle 0x0002: Device Name Characteristic Declaration
Handle 0x0003: Device Name Value
Handle 0x0004: Appearance Characteristic Declaration
Handle 0x0005: Appearance Value
...
Handle 0x0010: Custom Service Declaration
Handle 0x0011: Command Char Declaration
Handle 0x0012: Command Char Value     <-- Hier schreiben wir Befehle
Handle 0x0013: User Description Descriptor
...

Handle-Referenz in Wireshark​

# Write an Handle 0x0012
btatt.handle == 0x0012 && btatt.opcode == 0x12

# Alle Operationen für einen Handle-Bereich
btatt.handle >= 0x0010 && btatt.handle <= 0x001f

ATT-Operationen​

Das Attribute Protocol (ATT) definiert die Operationen auf GATT:

Client-initiiert​

OperationRequestResponse
ReadRead Request (0x0A)Read Response (0x0B)
WriteWrite Request (0x12)Write Response (0x13)
Write (no resp)Write Command (0x52)-
DiscoverFind Information (0x04)Find Information Response (0x05)

Server-initiiert​

OperationPDUBestätigung
NotifyHandle Value Notification (0x1B)Keine
IndicateHandle Value Indication (0x1D)Handle Value Confirmation (0x1E)

MTU (Maximum Transmission Unit)​

Die MTU bestimmt die maximale Paketgröße:

MTUMax PayloadBeschreibung
2320 BytesDefault (BLE 4.0)
247244 BytesMaximum (BLE 4.2+)
512509 BytesExtended (BLE 5.0+)
# MTU Exchange mit blatann
peer.exchange_mtu(247).wait()
print(f"Ausgehandelte MTU: {peer.mtu_size}")

Security-Implikationen​

Keine Standardmäßige Zugriffskontrolle​

⚠️ Ohne explizite Konfiguration:
- ALLE Characteristics sind von JEDEM lesbar/schreibbar
- Keine Authentifizierung erforderlich
- Keine Verschlüsselung

Was Entwickler tun SOLLTEN​

✓ Security Level auf Characteristics setzen
✓ Authentifizierung vor sensiblen Operationen
✓ Verschlüsselung für alle Daten
✓ App-Level-Authentifizierung zusätzlich
Weiterführend