HarmonyOS分布式软总线初探——实现设备发现与认证

1. 分布式软总线技术概述

分布式软总线是HarmonyOS实现"超级终端"概念的核心技术基础，它构建了一个跨设备的虚拟通信通道，让多设备能够像单设备一样协同工作。传统硬件总线在单设备内部连接各个硬件组件，而分布式软总线则将这一理念扩展到整个设备生态系统，实现了设备间的无缝连接和数据交换。

1.1 设计理念与核心价值

分布式软总线的设计基于三个核心理念：统一通信、透明协作和智能调度。它旨在解决多设备协同中的三大痛点：连接复杂、传输低效、开发困难。

与传统方案的对比展示了其技术优势：

1.2 系统架构组成

分布式软总线采用分层架构设计，从下至上包括：

• 传输层：整合Wi-Fi、蓝牙、5G等物理传输能力
• 协议层：实现统一的通信协议和极简协议栈
• 服务层：提供设备发现、连接管理、数据路由等核心服务
• API层：向应用开发者提供简洁易用的分布式接口

这种分层设计使得上层应用无需关心底层网络细节，只需关注业务逻辑实现，大大降低了开发复杂度。

2. 设备发现机制详解

设备发现是分布式软总线的入口环节，实现了设备间的自动识别和可达性建立。

2.1 发现机制的技术原理

HarmonyOS的设备发现机制基于近场感知和身份关联两大技术支柱。当设备进入可通信范围时，系统会自动检测并验证设备身份，建立安全连接通道。

发现过程的核心步骤：

1. 信标广播：设备周期性地发送包含设备标识和能力信息的信标信号
2. 邻居发现：监听范围内的设备接收信标，识别潜在连接目标
3. 身份验证：基于华为账号体系进行设备身份认证
4. 能力协商：交换设备支持的协议版本和功能特性
5. 连接建立：根据网络条件选择最优传输路径

2.2 实现自动发现的代码实践

以下是一个完整的设备发现实现示例，演示如何在应用中集成发现能力：

import distributedHardware from '@ohos.distributedHardware';
import { BusinessError } from '@ohos.base';
import hilog from '@ohos.hilog';

const TAG = 'DeviceDiscovery';
const DOMAIN_NUMBER = 0xFF00;

/**
 * 设备发现管理器
 */
class DeviceDiscoveryManager {
    private deviceManager: distributedHardware.DeviceManager | null = null;
    private discoveredDevices: Map<string, distributedHardware.DeviceInfo> = new Map();
    private discoveryCallbacks: Array<(device: distributedHardware.DeviceInfo) => void> = [];
    private isDiscovering: boolean = false;

    /**
     * 初始化设备发现服务
     */
    async initializeDiscovery(): Promise<boolean> {
        try {
            // 创建设备管理器实例
            this.deviceManager = await distributedHardware.createDeviceManager(
                '***.example.myapp',
                this.onDeviceManagerError.bind(this)
            );

            // 注册设备发现监听器
            this.deviceManager.on('deviceFound', this.onDeviceFound.bind(this));
            this.deviceManager.on('deviceOffline', this.onDeviceOffline.bind(this));

            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, '设备发现服务初始化成功');
            return true;
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `初始化设备发现服务失败: ${err.message}`);
            return false;
        }
    }

    /**
     * 开始设备发现
     */
    async startDiscovery(): Promise<boolean> {
        if (!this.deviceManager || this.isDiscovering) {
            return false;
        }

        try {
            const discoveryConfig: distributedHardware.DiscoveryConfig = {
                strategy: {
                    type: distributedHardware.DiscoveryStrategy.NEARBY,
                    interval: 1000, // 发现间隔1秒
                    duration: 30000 // 持续30秒
                },
                filter: {
                    deviceTypes: [distributedHardware.DeviceType.PHONE, 
                                 distributedHardware.DeviceType.TABLET,
                                 distributedHardware.DeviceType.TV],
                    maxDeviceCount: 10
                }
            };

            await this.deviceManager.startDiscovery(discoveryConfig);
            this.isDiscovering = true;
            
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, '开始设备发现过程');
            return true;
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `启动设备发现失败: ${err.message}`);
            return false;
        }
    }

    /**
     * 停止设备发现
     */
    async stopDiscovery(): Promise<void> {
        if (!this.deviceManager || !this.isDiscovering) {
            return;
        }

        try {
            await this.deviceManager.stopDiscovery();
            this.isDiscovering = false;
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, '设备发现已停止');
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `停止设备发现失败: ${err.message}`);
        }
    }

    /**
     * 设备发现回调
     */
    private onDeviceFound(device: distributedHardware.DeviceInfo): void {
        if (this.discoveredDevices.has(device.deviceId)) {
            return; // 避免重复添加
        }

        hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, 
            `发现新设备: ID=${device.deviceId}, 名称=${device.deviceName}, 类型=${device.deviceType}`);

        // 缓存设备信息
        this.discoveredDevices.set(device.deviceId, device);

        // 通知所有注册的回调
        this.discoveryCallbacks.forEach(callback => {
            try {
                callback(device);
            } catch (error) {
                hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `设备发现回调执行错误: ${error}`);
            }
        });
    }

    /**
     * 设备离线处理
     */
    private onDeviceOffline(deviceId: string): void {
        if (this.discoveredDevices.has(deviceId)) {
            const device = this.discoveredDevices.get(deviceId);
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, `设备离线: ${device?.deviceName}`);
            this.discoveredDevices.delete(deviceId);
        }
    }

    /**
     * 设备管理器错误处理
     */
    private onDeviceManagerError(error: BusinessError): void {
        hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `设备管理器错误: code=${error.code}, message=${error.message}`);
    }

    /**
     * 注册设备发现回调
     */
    registerDiscoveryCallback(callback: (device: distributedHardware.DeviceInfo) => void): void {
        this.discoveryCallbacks.push(callback);
    }

    /**
     * 获取已发现设备列表
     */
    getDiscoveredDevices(): distributedHardware.DeviceInfo[] {
        return Array.from(this.discoveredDevices.values());
    }

    /**
     * 按设备类型过滤设备列表
     */
    filterDevicesByType(deviceType: distributedHardware.DeviceType): distributedHardware.DeviceInfo[] {
        return this.getDiscoveredDevices().filter(device => device.deviceType === deviceType);
    }
}

export default DeviceDiscoveryManager;

2.3 发现策略优化

在实际应用中，需要根据场景选择合适的发现策略：

/**
 * 高级发现策略配置
 */
class AdvancedDiscoveryStrategy {
    private deviceManager: DeviceDiscoveryManager;

    /**
     * 按场景配置发现策略
     */
    configureScenarioBasedDiscovery(scenario: string): distributedHardware.DiscoveryConfig {
        const baseConfig: distributedHardware.DiscoveryConfig = {
            strategy: {
                type: distributedHardware.DiscoveryStrategy.NEARBY,
                interval: 1000,
                duration: 30000
            },
            filter: {
                maxDeviceCount: 10
            }
        };

        switch (scenario) {
            case 'smart-home':
                baseConfig.filter!.deviceTypes = [
                    distributedHardware.DeviceType.SPEAKER,
                    distributedHardware.DeviceType.TV,
                    distributedHardware.DeviceType.LIGHT
                ];
                baseConfig.strategy!.interval = 2000; // 智能家居设备发现间隔较长
                break;

            case 'office':
                baseConfig.filter!.deviceTypes = [
                    distributedHardware.DeviceType.PHONE,
                    distributedHardware.DeviceType.TABLET,
                    distributedHardware.DeviceType.PC
                ];
                baseConfig.strategy!.interval = 500; // 办公设备发现要求快速响应
                break;

            case 'entertainment':
                baseConfig.filter!.deviceTypes = [
                    distributedHardware.DeviceType.TV,
                    distributedHardware.DeviceType.SPEAKER,
                    distributedHardware.DeviceType.AR_VR
                ];
                baseConfig.filter!.maxDeviceCount = 5;
                break;
        }

        return baseConfig;
    }

    /**
     * 节能发现模式：降低发现频率以节省电量
     */
    getPowerSavingConfig(): distributedHardware.DiscoveryConfig {
        return {
            strategy: {
                type: distributedHardware.DiscoveryStrategy.NEARBY,
                interval: 5000, // 5秒间隔
                duration: 15000 // 只持续15秒
            },
            filter: {
                maxDeviceCount: 5
            }
        };
    }
}

3. 设备认证与安全连接

设备认证是分布式软总线的安全基石，确保只有可信设备才能加入分布式网络。

3.1 认证机制架构

HarmonyOS采用多因素认证机制，结合设备证书、用户身份和上下文验证，构建端到端的安全信任链。

认证流程的关键组件：

1. 设备身份证书：每个HarmonyOS设备都有唯一的设备证书
2. 华为账号体系：基于用户账号的设备关联验证
3. 近场安全验证：通过地理邻近性防止中间人攻击
4. 会话密钥协商：每次连接生成唯一的加密密钥

3.2 安全认证实现

以下代码展示如何实现安全的设备认证流程：

import distributedHardware from '@ohos.distributedHardware';
import { BusinessError } from '@ohos.base';
import hilog from '@ohos.hilog';

const TAG = 'DeviceAuthentication';
const DOMAIN_NUMBER = 0xFF00;

/**
 * 设备认证管理器
 */
class DeviceAuthenticationManager {
    private deviceManager: distributedHardware.DeviceManager | null = null;

    /**
     * 初始化认证服务
     */
    async initializeAuthentication(): Promise<boolean> {
        try {
            this.deviceManager = await distributedHardware.createDeviceManager(
                '***.example.myapp',
                this.onAuthenticationError.bind(this)
            );
            return true;
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `认证服务初始化失败: ${err.message}`);
            return false;
        }
    }

    /**
     * 执行设备认证
     */
    async authenticateDevice(deviceId: string): Promise<distributedHardware.AuthResult> {
        if (!this.deviceManager) {
            throw new Error('认证服务未初始化');
        }

        try {
            const authRequest: distributedHardware.AuthRequest = {
                deviceId: deviceId,
                authType: distributedHardware.AuthType.STRONG,
                authParameters: {
                    requireUserConfirmation: true,
                    timeout: 30000 // 30秒超时
                }
            };

            const result = await this.deviceManager.authenticateDevice(authRequest);
            
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, 
                `设备认证结果: 设备=${deviceId}, 成功=${result.isSu***ess}, 信任等级=${result.trustLevel}`);

            return result;
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `设备认证失败: ${err.message}`);
            throw error;
        }
    }

    /**
     * 验证设备信任等级
     */
    async verifyTrustLevel(deviceId: string, requiredLevel: distributedHardware.TrustLevel): Promise<boolean> {
        try {
            const authResult = await this.authenticateDevice(deviceId);
            
            if (!authResult.isSu***ess) {
                return false;
            }

            // 检查信任等级是否满足要求
            const trustHierarchy = {
                [distributedHardware.TrustLevel.LOW]: 1,
                [distributedHardware.TrustLevel.MEDIUM]: 2,
                [distributedHardware.TrustLevel.HIGH]: 3,
                [distributedHardware.TrustLevel.ULTRA]: 4
            };

            const actualLevel = trustHierarchy[authResult.trustLevel];
            const requiredLevelValue = trustHierarchy[requiredLevel];

            return actualLevel >= requiredLevelValue;
        } catch (error) {
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `信任等级验证失败: ${error}`);
            return false;
        }
    }

    /**
     * 获取设备认证状态
     */
    async getAuthenticationStatus(deviceId: string): Promise<distributedHardware.AuthStatus> {
        if (!this.deviceManager) {
            throw new Error('认证服务未初始化');
        }

        try {
            return await this.deviceManager.getAuthenticationStatus(deviceId);
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `获取认证状态失败: ${err.message}`);
            throw error;
        }
    }

    /**
     * 认证错误处理
     */
    private onAuthenticationError(error: BusinessError): void {
        hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `认证错误: code=${error.code}, message=${error.message}`);
    }

    /**
     * 撤销设备认证
     */
    async revokeAuthentication(deviceId: string): Promise<void> {
        if (!this.deviceManager) {
            return;
        }

        try {
            await this.deviceManager.revokeAuthentication(deviceId);
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, `已撤销设备认证: ${deviceId}`);
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.warn(DOMAIN_NUMBER, TAG, `撤销认证失败: ${err.message}`);
        }
    }
}

/**
 * 安全策略管理器
 */
class SecurityPolicyManager {
    private authManager: DeviceAuthenticationManager;

    /**
     * 根据数据类型制定安全策略
     */
    getSecurityPolicyForDataType(dataType: string): distributedHardware.TrustLevel {
        const policyMap: { [key: string]: distributedHardware.TrustLevel } = {
            'public': distributedHardware.TrustLevel.LOW,
            'user-profile': distributedHardware.TrustLevel.MEDIUM,
            'health-data': distributedHardware.TrustLevel.HIGH,
            'financial': distributedHardware.TrustLevel.ULTRA
        };

        return policyMap[dataType] || distributedHardware.TrustLevel.MEDIUM;
    }

    /**
     * 检查数据传输权限
     */
    async checkDataTransferPermission(
        sourceDevice: string, 
        targetDevice: string, 
        dataType: string
    ): Promise<boolean> {
        const requiredTrustLevel = this.getSecurityPolicyForDataType(dataType);
        
        // 验证源设备和目标设备的信任等级
        const [sourceTrusted, targetTrusted] = await Promise.all([
            this.authManager.verifyTrustLevel(sourceDevice, requiredTrustLevel),
            this.authManager.verifyTrustLevel(targetDevice, requiredTrustLevel)
        ]);

        return sourceTrusted && targetTrusted;
    }
}

export { DeviceAuthenticationManager, SecurityPolicyManager };

4. 连接管理与会话建立

设备发现和认证完成后，需要建立稳定的通信会话来实现数据传输。

4.1 会话管理实现

import distributedHardware from '@ohos.distributedHardware';
import { BusinessError } from '@ohos.base';
import hilog from '@ohos.hilog';

const TAG = 'SessionManager';
const DOMAIN_NUMBER = 0xFF00;

/**
 * 分布式会话管理器
 */
class DistributedSessionManager {
    private activeSessions: Map<string, distributedHardware.Session> = new Map();
    private sessionCallbacks: Map<string, Array<(data: Uint8Array) => void>> = new Map();

    /**
     * 创建分布式会话
     */
    async createSession(targetDeviceId: string, sessionType: distributedHardware.SessionType): Promise<string> {
        try {
            const sessionConfig: distributedHardware.SessionConfig = {
                deviceId: targetDeviceId,
                sessionType: sessionType,
                bandwidth: distributedHardware.Bandwidth.HIGH,
                reliability: distributedHardware.Reliability.RELIABLE
            };

            const session = await distributedHardware.createSession(sessionConfig);
            const sessionId = session.sessionId;

            // 注册数据接收回调
            session.on('dataReceived', this.onDataReceived.bind(this, sessionId));

            this.activeSessions.set(sessionId, session);
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, `会话创建成功: ${sessionId}`);

            return sessionId;
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `创建会话失败: ${err.message}`);
            throw error;
        }
    }

    /**
     * 发送数据到指定会话
     */
    async sendData(sessionId: string, data: Uint8Array): Promise<boolean> {
        const session = this.activeSessions.get(sessionId);
        if (!session) {
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `会话不存在: ${sessionId}`);
            return false;
        }

        try {
            const result = await session.sendData(data);
            hilog.debug(DOMAIN_NUMBER, TAG, `数据发送成功: ${data.length} 字节`);
            return result;
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `数据发送失败: ${err.message}`);
            return false;
        }
    }

    /**
     * 数据接收处理
     */
    private onDataReceived(sessionId: string, data: Uint8Array): void {
        const callbacks = this.sessionCallbacks.get(sessionId) || [];
        
        hilog.debug(DOMAIN_NUMBER, TAG, `接收到数据: ${data.length} 字节`);

        // 通知所有注册的回调
        callbacks.forEach(callback => {
            try {
                callback(data);
            } catch (error) {
                hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `数据接收回调执行错误: ${error}`);
            }
        });
    }

    /**
     * 注册数据接收回调
     */
    registerDataCallback(sessionId: string, callback: (data: Uint8Array) => void): void {
        if (!this.sessionCallbacks.has(sessionId)) {
            this.sessionCallbacks.set(sessionId, []);
        }
        this.sessionCallbacks.get(sessionId)!.push(callback);
    }

    /**
     * 关闭会话
     */
    async closeSession(sessionId: string): Promise<void> {
        const session = this.activeSessions.get(sessionId);
        if (!session) {
            return;
        }

        try {
            await session.close();
            this.activeSessions.delete(sessionId);
            this.sessionCallbacks.delete(sessionId);
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, `会话已关闭: ${sessionId}`);
        } catch (error) {
            const err = error as BusinessError;
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `关闭会话失败: ${err.message}`);
        }
    }

    /**
     * 获取会话状态
     */
    getSessionStatus(sessionId: string): distributedHardware.SessionStatus | null {
        const session = this.activeSessions.get(sessionId);
        return session ? session.getStatus() : null;
    }
}

export default DistributedSessionManager;

4.2 完整设备协同示例

以下是一个完整的设备协同应用示例，整合了发现、认证和连接管理：

import DeviceDiscoveryManager from './DeviceDiscoveryManager';
import { DeviceAuthenticationManager, SecurityPolicyManager } from './DeviceAuthenticationManager';
import DistributedSessionManager from './DistributedSessionManager';
import { BusinessError } from '@ohos.base';
import hilog from '@ohos.hilog';

const TAG = 'DeviceCollaboration';
const DOMAIN_NUMBER = 0xFF00;

/**
 * 设备协同应用管理器
 */
class DeviceCollaborationApp {
    private discoveryManager: DeviceDiscoveryManager;
    private authManager: DeviceAuthenticationManager;
    private securityManager: SecurityPolicyManager;
    private sessionManager: DistributedSessionManager;
    private connectedDevices: Set<string> = new Set();

    constructor() {
        this.discoveryManager = new DeviceDiscoveryManager();
        this.authManager = new DeviceAuthenticationManager();
        this.securityManager = new SecurityPolicyManager();
        this.sessionManager = new DistributedSessionManager();
    }

    /**
     * 初始化协同服务
     */
    async initialize(): Promise<boolean> {
        try {
            const [discoveryReady, authReady] = await Promise.all([
                this.discoveryManager.initializeDiscovery(),
                this.authManager.initializeAuthentication()
            ]);

            if (!discoveryReady || !authReady) {
                throw new Error('服务初始化失败');
            }

            // 注册设备发现回调
            this.discoveryManager.registerDiscoveryCallback(this.onDeviceDiscovered.bind(this));

            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, '设备协同服务初始化成功');
            return true;
        } catch (error) {
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `协同服务初始化失败: ${error}`);
            return false;
        }
    }

    /**
     * 启动设备协同
     */
    async startCollaboration(): Promise<void> {
        // 开始设备发现
        await this.discoveryManager.startDiscovery();

        hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, '设备协同已启动，开始发现周边设备...');
    }

    /**
     * 设备发现处理
     */
    private async onDeviceDiscovered(device: distributedHardware.DeviceInfo): Promise<void> {
        try {
            // 检查设备是否已连接
            if (this.connectedDevices.has(device.deviceId)) {
                return;
            }

            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, `处理新发现设备: ${device.deviceName}`);

            // 执行设备认证
            const authResult = await this.authManager.authenticateDevice(device.deviceId);
            
            if (!authResult.isSu***ess) {
                hilog.warn(DOMAIN_NUMBER, TAG, `设备认证失败: ${device.deviceName}`);
                return;
            }

            // 建立会话连接
            await this.establishSession(device.deviceId);
            
            this.connectedDevices.add(device.deviceId);
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, `设备连接成功: ${device.deviceName}`);

        } catch (error) {
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `设备连接处理失败: ${error}`);
        }
    }

    /**
     * 建立会话连接
     */
    private async establishSession(deviceId: string): Promise<void> {
        try {
            const sessionId = await this.sessionManager.createSession(
                deviceId, 
                distributedHardware.SessionType.DATA
            );

            // 注册数据接收回调
            this.sessionManager.registerDataCallback(sessionId, this.onCollaborationData.bind(this));

            // 发送连接确认消息
            const wel***eMessage = new TextEncoder().encode('设备协同连接就绪');
            await this.sessionManager.sendData(sessionId, wel***eMessage);

        } catch (error) {
            throw new Error(`建立会话失败: ${error}`);
        }
    }

    /**
     * 协同数据处理
     */
    private onCollaborationData(data: Uint8Array): void {
        try {
            const message = new TextDecoder().decode(data);
            hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, `接收到协同数据: ${message}`);

            // 处理具体的协同业务逻辑
            this.processCollaborationMessage(message);
        } catch (error) {
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `数据处理错误: ${error}`);
        }
    }

    /**
     * 处理协同消息
     */
    private processCollaborationMessage(message: string): void {
        // 根据具体的应用场景实现业务逻辑
        // 例如：同步状态、协调任务、共享资源等
        hilog.debug(DOMAIN_NUMBER, TAG, `处理协同消息: ${message}`);
    }

    /**
     * 发送协同数据
     */
    async sendCollaborationData(deviceId: string, data: string): Promise<boolean> {
        // 在实际实现中需要维护sessionId与deviceId的映射关系
        const sessionId = this.findSessionByDeviceId(deviceId);
        if (!sessionId) {
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `未找到设备的会话: ${deviceId}`);
            return false;
        }

        try {
            const encodedData = new TextEncoder().encode(data);
            return await this.sessionManager.sendData(sessionId, encodedData);
        } catch (error) {
            hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, `发送协同数据失败: ${error}`);
            return false;
        }
    }

    /**
     * 查找设备对应的会话ID
     */
    private findSessionByDeviceId(deviceId: string): string | null {
        // 简化实现，实际项目中需要维护设备与会话的映射关系
        return Array.from(this.connectedDevices).find(id => id === deviceId) || null;
    }

    /**
     * 停止协同服务
     */
    async stopCollaboration(): Promise<void> {
        await this.discoveryManager.stopDiscovery();
        
        // 关闭所有会话
        for (const deviceId of this.connectedDevices) {
            const sessionId = this.findSessionByDeviceId(deviceId);
            if (sessionId) {
                await this.sessionManager.closeSession(sessionId);
            }
        }

        this.connectedDevices.clear();
        hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, '设备协同服务已停止');
    }
}

export default DeviceCollaborationApp;

5. 性能优化与最佳实践

5.1 发现性能优化

在实际应用中，设备发现需要平衡发现速度和能耗：

/**
 * 智能发现优化策略
 */
class SmartDiscoveryOptimizer {
    private discoveryManager: DeviceDiscoveryManager;
    private discoveryHistory: Map<string, number> = new Map(); // 设备ID -> 最后发现时间

    /**
     * 基于历史记录的智能发现
     */
    async startSmartDiscovery(): Promise<void> {
        // 第一阶段：快速发现（高频扫描，持续短时间）
        await this.discoveryManager.startDiscovery();
        
        setTimeout(async () => {
            // 第二阶段：维持发现（低频扫描，节能模式）
            await this.discoveryManager.stopDiscovery();
            await this.startLowPowerDiscovery();
        }, 10000); // 10秒后切换为节能模式
    }

    /**
     * 低功耗发现模式
     */
    private async startLowPowerDiscovery(): Promise<void> {
        // 实现间歇性发现以节省电量
        setInterval(async () => {
            await this.discoveryManager.startDiscovery();
            setTimeout(() => this.discoveryManager.stopDiscovery(), 3000);
        }, 30000); // 每30秒扫描3秒
    }

    /**
     * 预测性发现：基于使用模式优化发现时机
     */
    setupPredictiveDiscovery(usagePattern: string): void {
        const patterns = {
            'morning': { interval: 5000, duration: 15000 },
            'evening': { interval: 3000, duration: 20000 },
            'weekend': { interval: 10000, duration: 30000 }
        };

        const config = patterns[usagePattern] || patterns['morning'];
        // 应用预测性配置
    }
}

5.2 连接稳定性保障

分布式环境下的网络条件复杂，需要确保连接的稳定性：

/**
 * 连接稳定性管理器
 */
class ConnectionStabilityManager {
    private sessionManager: DistributedSessionManager;
    private retryAttempts: Map<string, number> = new Map();
    private maxRetries = 3;

    /**
     * 可靠会话创建（带重试机制）
     */
    async createReliableSession(
        targetDeviceId: string, 
        sessionType: distributedHardware.SessionType
    ): Promise<string> {
        let attempts = 0;
        
        while (attempts < this.maxRetries) {
            try {
                const sessionId = await this.sessionManager.createSession(targetDeviceId, sessionType);
                this.retryAttempts.delete(targetDeviceId);
                return sessionId;
            } catch (error) {
                attempts++;
                this.retryAttempts.set(targetDeviceId, attempts);
                
                if (attempts >= this.maxRetries) {
                    throw new Error(`创建会话失败，已达最大重试次数: ${error}`);
                }
                
                // 指数退避策略
                await this.delay(Math.pow(2, attempts) * 1000);
            }
        }
        
        throw new Error('未知错误');
    }

    /**
     * 延迟函数
     */
    private delay(ms: number): Promise<void> {
        return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
    }

    /**
     * 监控连接质量
     */
    monitorConnectionQuality(sessionId: string): void {
        // 实现连接质量监控逻辑
        // 包括带宽检测、延迟测量、丢包率统计等
    }
}

6. 总结

分布式软总线的设备发现与认证机制为HarmonyOS的"超级终端"体验提供了技术基础。通过本文的详细讲解和代码实践，我们深入了解了：

1. 设备发现机制：基于近场感知的自动发现，支持多种发现策略优化
2. 安全认证体系：多因素认证确保设备间通信的安全可信
3. 连接管理：可靠的会话建立和维护机制
4. 性能优化：智能发现策略和连接稳定性保障

这些技术使得开发者能够构建真正无缝的多设备协同应用，为用户提供统一的跨设备体验。在实际开发中，需要根据具体应用场景选择合适的发现策略和安全等级，平衡性能与能耗的关系。

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