BLE的協議可分爲Bluetooth Application 和Bluetooth Core兩大部分，而Bluetooth Core又包含BLE Controller和BLE Host兩部分。
Physical Layer：任何一個通信系統，首先要確定的就是通信介質(物理通道,Physical Channel)，BLE也不例外.在BLE協議中，"通信介質"的定義是由Physical Layer(其它通信協議也類似)負責.
Physical Layer是這樣描述BLE的通信介質的：
由於BLE屬於無線通信，則其通信介質是一定頻率範圍下的頻帶資源(Frequency Band);
BLE的市場定位是個體和民用，因此使用免費的ISM頻段(頻率範圍是2.400-2.4835 GHz)；
爲了同時支持多個設備,將整個頻帶分爲40份，每份的帶寬爲2MHz,稱作RF Channel。
經過上面的定義之後，BLE的物理信道已經出來了，即"頻點分別是'f=2402+k*2 MHz ,k=0,...,39'"，帶寬爲2MHz的40個RF Channel。
Link Layer:
Link Layer主要的功能就是在這些Physical Channel上收發數據，與此同時，不可避免的需要控制RF收發相關的參數。Link Layer需要解決
Physical Channel的共享問題；實體之間的獨享的傳輸通道；校驗，重傳，數據傳輸的可靠性等問題。
1.怎麼解決Physical Channel的共享問題？
BLE系統只有有限的40個Physical Channel，怎麼容納多個通信實體呢？
Link Layer將BLE的通信場景分爲兩類:
(1)數據量比較少，發送不頻繁，對時延不是很敏感的場景
這種數據場景，BLE的Link Layer採取了一種比較懶的處理方式——廣播通信：從40個Physical Channel中選取3個，作爲廣播通道，在廣播通道上，任何參與者，愛發就發，愛收就收，隨便；所有參與者，共享同一個邏輯傳輸通道(廣播通道)
(2)數據量較大，發送頻率較高，對時延較敏感的場景
BLE的Link Layer會從剩餘的37個Physical Channel中，選取一個,爲這種場景裏面的通信雙方建立單獨的通道(data channel)。這就是連接(connection)的過程。同時，爲了增加容量，增大抗干擾能力，連接不會長期使用一個固定的Physical Channel，而是在多個(如37個)之間
隨機但有規律的切換，這就是BLE的跳頻(Hopping)技術。
狀態(state)和角色(role)的定義：
BLE協議在Link Layer抽象出５種狀態:
Standby State
Advertising State
Scanning State
Initiating State
Connection State
其狀態轉換如下圖所示：
Standby狀態是初始狀態,即不發送數據，也不接收數據。根據上層實體的命令(如位於host軟件中GAP)，可由其它任何一種狀態進入，也可以切換到除Connection狀態外的任意一種狀態
Advertising狀態是可以通過廣播通道發送數據的狀態，由Standby狀態進入。它廣播的數據可以由處於Scanning或者Initiating狀態的實體接收。上層實體可通過命令將Advertising狀態切換會Standby狀態。另外，連接成功後，也可切換爲Connection狀態.
Scanning狀態是可以通過廣播通道接收數據的狀態，由Standby狀態進入。根據Advertiser所廣播的數據的類型，有些Scanner還可以主動向Advertiser請求一些額外數據。上層實體可通過命令將Scanning狀態切換回Standby狀態.
Initiating狀態和Scanning狀態類似，不過是一種特殊的接收狀態，由Standby狀態進入，只能接收Advertiser廣播的connectable的數據，並在接收到數據後，發送連接請求，以便和Advertiser建立連接。當連接成功後，Initiater和對應的Advertiser都會切換到Connection狀態。
Connection狀態是和某個實體建立了單獨通道的狀態，在通道建立之後，由Initiating或者Advertising自動切換而來。通道斷開後，會重新回到Standby狀態。
通道建立後，處於Connection狀態的雙方，分別有兩種角色Master和Slave：Initiater方稱作Mater;Advertiser方稱作Slave。
Air Interface Protocol
L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)
經過Linke Layer的抽象之後，兩個BLE設備之間可存在兩條邏輯上的數據通道：一條是無連接的廣播通道，天高任鳥飛；另一條是基於連接的數據通道，是一個點對點(Master對Slave)的邏輯通道。
L2CAP是一個介於應用程序(Profile、Application等)和Link Layer之間的協議，它提供的功能主要包括：
Protocol/channel mutiplexing,協議/通道的多路複用(分爲基於通道的多路複用和基於協議的多路複用，基於通道的多路複用採用CID的方式，基於協議的多路複用採用PSM的方式,基於協議的多路複用只允許在BR/EDR controller中使用)；
Segmentation and reassembly，上層應用數據(L2CAP Service Data Units，SDUs)的分割(和重組),生成協議數據單元(L2CAP Packet Data Units,PDUs)，以滿足用戶數據傳輸對延時的要求，並便於後續的重傳、流控等機制的實現；
Flow control per L2CAP channel，基於L2CAP Channel的流控機制
Error control and retransmissions,錯誤控制和重傳機制;
Support for Streaming ,支持流式傳輸(如音頻、視頻等，不需要重傳或者只需要有限重傳);
Fragmentation and Recombination ,協議數據單元(PDUs)的分片(和重組),生成符合Link Layer傳輸要求的數據片(長度不超過251)
Quality of Service ,QoS的支持。
ATT(Attribute Protocol)
到目前爲止，我們可以知道的是，在BLE協議棧中:Physical Layer負責提供一系列的Physical Channel；基於這些Physical Channel，Link Layer可在兩個設備之間建立用於點對點通信的Logical Channel；而L2CAP則將這個Logical Channel劃分爲一個個的L2CAP Channel，以便提供應用程序級別的通道複用。到此之後，基本協議棧已經構建完畢，應用程序已經可以基於L2CAP運行起來了。
ATT將信息以Attribute(屬性)的形式抽象出來，並提供一些方法，供遠端設備(remote device)讀取，修改這些屬性的值(Attribute value)。
Attribute Protocol的主要思路包括：
(1)基於L2CAP，使用固定的Channel ID(0x004)
(2)採用client-server的形式.提供信息(以後都稱作Attribute)的一方稱作ATT server(一般是那些傳感器節點),訪問信息的一方稱作ATT client。
(3)一個Attribute由Attribute Type、Attribute Handle和Attribute Value組成：
Attribute Type 用於標識Attribute的類型，類似於我們常說的"溫度","溼度"等人類可識別的術語，不過與人類術語不同的是，Attribute Type使用UUID(Universally Unique IDenifier，16-bit,32-bit或者128-bit的數值)區分.
Attribute Handle是一個16-bit的數值，用作唯一識別Attribute server上的所有Attribute。Attribute handle的存在有如下意義：
a.一個server上可能存在多個相同type的Attribute，顯然，client有區分這些Attribute的需要。
b.同一類型的多個Attribute，可以組成一個Group，client可以通過這個Group中的起始handle訪問所有的Attributes
Attribute Value代表Attribute的值，可以是任何固定長度或者可變長度的字節數組
Attribute可以定義一些權限(Permissions)，以便server控制client的訪問行爲，包括：
訪問有關的權限(access permissions):Readable,Writeable以及Readable and writable。
加密有關的權限(encryption permissions)：Encryption required和 No encryption required
認證有關的權限(authentication permissions):Authentication Required和No Authentication Required
授權有關的權限(authorization permissions):Authorization Required和No Authorization Required
根據所定義的Attribute PDU的不同，client可以對server有多種訪問方式，包括：
Find Information，獲取Attribute type和Attribute Handle的對應關係
Reading Attributes,有Read by type,Read by handle,Read by blob（只讀取部分信息）,Read Multiple（讀取多個handle的value）等方式
Writing Attributes:包括需要應答的writing,不需要應答的writing等
GATT(Generic Attribute Profile)
ATT之所以稱作"protocol"，是因爲它還比較抽象，僅僅定義了一套機制，允許client和server通過Attribute的形式共享信息.而具體共享哪些信息，ATT並不關心，這是GATT的主場。
GATT相對ATT只多了一個'G'，但含義卻大不同，因爲GATT是一個profile
在藍牙協議中，profile一直是一個比較抽象的概念，我們可以將其理解爲"應用場景、功能、使用方式"都被規定好的Application。傳統的BR/EDR如此，BLE更甚。BLE很大一部分的應用場景是信息的共享，因此，BLE協議棧基於Attribute Protocol，定義了一個稱作GATT的profile framework，用於提供通用的、信息的存儲和共享等功能。
GATT profile的層次結構依次是：profile->service->characteristic。
“Profile”是基於GATT所派生的真正的Profile，位於GATT Profile hierarchy的最頂層,由一個或者多個和某一應用場景有關的Service組成。
一個Service 包含一個或多個Characteristic(特徵),也可以通過include的方式，包含其它Service。
Characteristic則是GATT profile中最基本的數據單位，由一個Properties,一個Value，一個或者多個Descriptor組成。
Characteristic Properties定義了charactertistic的value如何被使用，以及characteristic的Descriptor如何被訪問。
Characteristic Value是特徵的實際值。
Characteristic Descriptor則保存了一些和Characteristic Value相關的信息.
以上除"Profile"外的每一個定義，Service，Characteristic，Characteristic Properties,Characteristic Value、Characteristic Descriptor等等，都是作爲一個Attribute存在的，都具有Attribute的所有特徵:Attribute Handle、Attribute Types、Attribute Value 和Attribute Permissions。
SM(Security Manager)
Security Manager負責BLE通信中有關安全的內容，包括配對、認證、加密等過程。
GAP(Generic Access Profile)
BLE協議棧定義了一個稱作Generic Access（通用訪問）的profile，以實現如下功能：
1）定義GAP層的藍牙設備角色（role）
和5.3中的Link Layer的role類似，只不過GAP層的role更接近用戶（可以等同於從用戶的角度看到的藍牙設備的role），包括：
Broadcaster Role，設備正在發送advertising events；
Observer Role，設備正在接收advertising events；
Peripheral Role，設備接受Link Layer連接（對應Link Layer的slave角色）；
Central Role，設備發起Link Layer連接（對應Link Layer的master角色）。
2）定義GAP層的、用於實現各種通信的操作模式（Operational Mode）和過程（Procedures），包括：
Broadcast mode and observation procedure，實現單向的、無連接的通信方式；
Discovery modes and procedures，實現藍牙設備的發現操作；
Connection modes and procedures，實現藍牙設備的連接操作；
Bonding modes and procedures，實現藍牙設備的配對操作。
3）定義User Interface有關的藍牙參數，包括：
藍牙地址（Bluetooth Device Address）；
藍牙名稱（Bluetooth Device Name）；
藍牙的pincode（Bluetooth Passkey）；
藍牙的class（Class of Device，和發射功率有關）；
等等。
該篇文章只是對於另一篇文章的摘錄沒有加入自己的理解，故定義爲轉載，原文地址爲：http://www.wowotech.net/bluetooth/ble_stack_overview.html