Bluetooth

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 26. kesäkuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 17 muokkausta .
Bluetooth
Taso ( OSI-mallin mukaan ) Fyysinen
Protokollan tarkoitus Energiatehokas langaton laitteiden tiedonsiirto jopa 100 metriin (versiosta 5.0 - 1500 metriin)
Erittely IEEE 802.15.1
Kehittäjä Bluetooth SIG
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa [1]

Bluetooth ( englannin  sanoista blue  - blue and tooth  - tooth; lausutaan /bluːtuːθ/ ), bluetooth [2] [3]  - tuotantospesifikaatio langattomille henkilökohtaisille verkkoille ( Wireless personal area network, WPAN ). Bluetooth mahdollistaa tietojen vaihdon laitteiden, kuten henkilökohtaisten tietokoneiden (pöytäkoneet, kämmentietokoneet, kannettavat tietokoneet ), matkapuhelimien , Internet-tablettien , tulostimien , digikameroiden , hiirten , näppäimistöjen ,ohjaussauvat , kuulokkeet , kuulokkeet ja kaiuttimet luotettavalla, ilmaisella, kaikkialla läsnä olevalla lyhyen kantaman radiotaajuudella. Bluetoothin avulla nämä laitteet voivat kommunikoida, kun ne ovat noin 100 metrin säteellä toisistaan ​​protokollan vanhemmissa versioissa ja enintään 1500 metrin säteellä Bluetooth-versiosta 5 [4] . Kantama on erittäin riippuvainen esteistä ja häiriöistä, jopa samassa huoneessa.

Otsikko

Sana Bluetooth on englanninkielinen muunnos tanskalaisesta sanasta "Blåtand" ("sinihammas"). Joten kerran lempinimeltään viikinkikuningas Harald I , joka asui Tanskassa noin tuhat vuotta sitten. Tämä kuningas sai lempinimensä tummasta etuhampaasta. Harald I hallitsi Tanskaa ja osaa Norjasta 10. vuosisadalla ja yhdisti taistelevat tanskalaiset heimot yhdeksi valtakunnaksi. Ymmärretään, että Bluetooth tekee saman viestintäprotokollien kanssa yhdistämällä ne yhdeksi yleiseksi standardiksi [5] [6] [7] . Vaikka "blå" tarkoittaa "sinistä" nykyaikaisilla skandinaavisilla kielillä, se voi tarkoittaa myös "väristä mustaa" viikinkien aikana. Siksi olisi historiallisesti oikein kääntää tanskalainen Harald Blåtand Harald Blacktoothiksi Harald Bluetoothin sijaan .

Venäläisessä tekstissä Gramota.ru- portaali suosittelee kirjoittamaan "Bluetooth", mutta pitää myös "bluetoothia" hyväksyttävänä [8] .

Bluetooth-logo on yhdistelmä kahdesta pohjoismaisesta ("skandinaavisesta") riimusta : nuoremman Futharkin Hagalaz ( ᚼ) ja Berkana ( ᛒ ), joiden ääniarvot vastaavat Harald I Blue- toohedin nimikirjaimia  . h ja b ( Dan . Harald Blåtand, norja Harald Blåtann). Logo on samanlainen kuin Beauknit Textilesin, Beauknit Corporationin divisioonan, vanhempi logo. Se käyttää heijastuneen K:n ja B:n fuusiota "Beauknit":lle ja on leveämpi ja siinä on pyöristetyt kulmat, mutta se on periaatteessa sama.

Luomisen ja kehityksen historia

Televiestintälaitteiden valmistaja Ericsson lanseerasi Bluetoothin vuonna 1994 langattomana vaihtoehtona RS-232- kaapeleille . Aluksi tämä tekniikka mukautettiin FLYWAY-järjestelmän tarpeisiin matkustajien ja järjestelmän välisenä toiminnallisena rajapinnana.

Bluetooth-spesifikaation on kehittänyt Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) [9] [10] , joka perustettiin vuonna 1998 . Se sisältää Ericssonin , IBM :n , Intelin , Toshiban ja Nokian . Myöhemmin Bluetooth SIG ja IEEE pääsivät sopimukseen, jonka mukaan Bluetooth-spesifikaatiosta tuli osa IEEE 802.15.1 -standardia (julkaistu 14. kesäkuuta 2002 ).

Luokka [11] Suurin teho, mW Suurin teho, dBm Kantama, m
yksi 100 kaksikymmentä 100
2 2.5 neljä kymmenen
3 yksi 0 alle 10

Kuinka Bluetooth toimii

Toimintaperiaate perustuu radioaaltojen käyttöön . Bluetooth-radioliikenne tapahtuu ISM-kaistalla ( Eng.  Industry, Science and Medicine ), jota käytetään erilaisissa kodinkoneissa ja langattomissa verkoissa . Bluetooth-taajuudet: 2,402-2,48 GHz. [12] [13] . Bluetooth käyttää taajuushyppelyspektrin leviämistä [14] ( Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS ) . FHSS-menetelmä on helppo toteuttaa, kestää laajakaistahäiriöitä ja laitteisto on edullinen.  

FHSS-algoritmin mukaan Bluetoothissa signaalin kantoaaltotaajuus hyppää 1600 kertaa sekunnissa [10] (yhteensä on varattu 79 toimintataajuutta 1 MHz:n leveydellä ja Japanissa , Ranskassa ja Espanjassa kaista on jo 23 taajuuskanavaa) . Kunkin yhteyden taajuuksien välinen kytkentäsekvenssi on näennäissatunnainen ja sen tietävät vain lähetin ja vastaanotin, jotka joka 625 µs (yksi aikaväli) viritetään synkronisesti kantoaaltotaajuudesta toiselle. Jos siis useita vastaanotin-lähetinpareja toimii rinnakkain, ne eivät häiritse toisiaan. Tämä algoritmi on myös kiinteä osa lähetettävän tiedon luottamuksellisuuden suojausjärjestelmää: siirtyminen tapahtuu näennäissatunnaisen algoritmin mukaan ja määräytyy kullekin yhteydelle erikseen. Siirrettäessä digitaalista dataa ja ääntä (64 kbps molempiin suuntiin) käytetään erilaisia ​​koodausmenetelmiä: äänisignaalia ei toisteta (pääsääntöisesti) ja digitaalinen data lähetetään uudelleen, jos tietopaketti katoaa.

Bluetooth-protokolla ei tue vain point-to-point-yhteyttä, vaan myös point-to-multipoint-yhteyttä [10] .

Tekniset tiedot

Bluetooth 1.0

Laiteversioiden 1.0 (1998) ja 1.0B yhteensopivuus eri valmistajien tuotteiden välillä oli huono. Versioissa 1.0 ja 1.0B laitteen osoite (BD_ADDR) oli pakollista välittää yhteyden muodostusvaiheessa, mikä teki mahdottomaksi toteuttaa yhteyden anonymiteetin protokollatasolla ja oli tämän spesifikaation suurin haittapuoli.

Bluetooth 1.1

Bluetooth 1.1 korjasi monet versiosta 1.0B löydetyt bugit, lisäsi tuen salaamattomille kanaville, vastaanotetun signaalin voimakkuuden ilmaisun ( RSSI ).

Bluetooth 1.2

Tärkeimmät parannukset:

Bluetooth 2.0 + EDR

Bluetooth-versio 2.0 julkaistiin 10. marraskuuta 2004. Se on taaksepäin yhteensopiva aiempien versioiden 1.x kanssa. Suurin innovaatio oli Enhanced Data Rate (EDR) -tuki tiedonsiirron nopeuttamiseksi. EDR:n nimellisnopeus on noin 3 Mbps, mutta käytännössä tämä mahdollisti tiedonsiirtonopeuden nostamisen vain 2,1 Mbps:iin. Lisäsuorituskykyä saavutetaan käyttämällä erilaisia ​​tiedonsiirtotekniikoita [16] .

Normaali (perus) datanopeus käyttää radiosignaalin GFSK -modulointia 1 Mbps:n siirtonopeudella. EDR käyttää GFSK- ja PSK-modulaatioiden yhdistelmää kahdella vaihtoehdolla, π/4-DQPSK ja 8DPSK. Niillä on korkeammat tiedonsiirtonopeudet ilmassa - 2 ja 3 Mbps [17] .

Bluetooth SIG julkaisi spesifikaation nimellä "Bluetooth 2.0 Technology + EDR", mikä tarkoittaa, että EDR on valinnainen ominaisuus. EDR:n lisäksi 2.0-spesifikaatioon on tehty muita pieniä parannuksia, ja tuotteet voivat olla "Bluetooth 2.0 -teknologian" mukaisia ​​ilman suurempia tiedonsiirtonopeuksia. Ainakin yksi kaupallinen laite, HTC TyTN Pocket PC, käyttää "Bluetooth 2.0 ilman EDR:ää" teknisissä tiedoissaan [18] .

2.0 + EDR-spesifikaation mukaan EDR:llä on seuraavat edut:

Bluetooth 2.1

2007 Lisätty tekniikka laitteen ominaisuuksien edistyneeseen pyyntöön (luettelon lisäsuodatusta varten pariliitoksen muodostamisen yhteydessä), energiaa säästävä Sniff Subrating -tekniikka , jonka avulla voit pidentää laitteen käyttöikää yhdellä akun latauksella 3-10 kertaa. Lisäksi päivitetty spesifikaatio yksinkertaistaa ja nopeuttaa huomattavasti kahden laitteen välisen viestinnän muodostamista, mahdollistaa salausavaimen päivityksen katkaisematta yhteyttä ja tekee näistä yhteyksistä myös turvallisempia käyttämällä Near Field Communication -tekniikkaa .

Bluetooth 2.1 + EDR

Elokuussa 2008 Bluetooth SIG esitteli version 2.1+EDR. Uusi Bluetooth-versio vähentää virrankulutusta viisi kertaa, parantaa tietosuojaa ja helpottaa Bluetooth-laitteiden tunnistamista ja yhdistämistä vähentämällä sen suorittamien vaiheiden määrää.

Bluetooth 3.0 + HS

Bluetooth SIG otti käyttöön 3.0 +HS [17] 21. huhtikuuta 2009. Se tukee teoreettisia tiedonsiirtonopeuksia 24 Mbps asti. Sen pääominaisuus on AMP (Alternate MAC/PHY) lisäys 802.11:een nopeana viestinä. AMP:lle on tarjottu kaksi tekniikkaa: 802.11 ja UWB, mutta UWB ei ole spesifikaatiossa [19] .

Uutta määritystä tukevat moduulit yhdistävät kaksi radiojärjestelmää: ensimmäinen tarjoaa tiedonsiirron nopeudella 3 Mbps (standardi Bluetooth 2.0:lle) ja sen virrankulutus on pieni; toinen on yhteensopiva 802.11-standardin kanssa ja tarjoaa mahdollisuuden siirtää tietoja jopa 24 Mbps:n nopeudella (verrattavissa Wi-Fi-verkkojen nopeuteen ). Radiojärjestelmän valinta tiedonsiirtoon riippuu siirrettävän tiedoston koosta. Pienet tiedostot siirretään hitaan linkin kautta ja suuret tiedostot nopean linkin kautta. Bluetooth 3.0 käyttää yleisempää 802.11-standardia (ei päätettä), mikä tarkoittaa, että se ei ole yhteensopiva Wi-Fi-määritysten, kuten 802.11b/g/n, kanssa.

Bluetooth 4.0

30. kesäkuuta 2010 Bluetooth SIG hyväksyi Bluetooth 4.0 -spesifikaation. Sisältää protokollat:

  • Klassinen Bluetooth,
  • Nopea Bluetooth
  • Bluetooth Low Energy.

Nopea Bluetooth perustuu Wi-Fi-verkkoon, kun taas klassinen Bluetooth koostuu aiempien Bluetooth-määritysten protokollista.

Bluetooth-järjestelmän taajuudet (teho enintään 0,0025 W).

Taajuuskaista: 2 402 000 000 - 2 480 000 000 Hz (2 402 - 2,48 GHz)

Bluetooth Low Energy -protokolla on tarkoitettu ensisijaisesti pienikokoisille elektronisille antureille (käytetään urheilujalkineissa, kuntoiluvälineissä, potilaiden vartalolle sijoitetuissa pienoisantureissa jne.). Pieni virrankulutus saavutetaan käyttämällä erityistä toiminta-algoritmia. Lähetin on kytketty päälle vain tiedon lähetyksen ajaksi, mikä varmistaa toiminnan yhdestä CR2032 -paristosta useiden vuosien ajan [13] . Standardi tarjoaa tiedonsiirtonopeuden 1 Mbps datapaketin koon ollessa 8-27 tavua. Uusi versio mahdollistaa sen, että kaksi Bluetooth-laitetta muodostavat yhteyden alle 5 ms:ssa ja säilyttävät sen etäisyydellä jopa 100 m. Tätä varten käytetään edistynyttä virheenkorjausta ja vaaditun suojaustason tarjoaa 128-bittinen AES-salaus.

Tähän standardiin perustuvat lämpötilan, paineen, kosteuden, liikenopeuden jne. anturit voivat välittää tietoa erilaisiin ohjauslaitteisiin: matkapuhelimiin, PDA-laitteisiin, PC:ihin jne.

ST-Ericsson julkaisi ensimmäisen Bluetooth 3.0:ta ja Bluetooth 4.0:aa tukevan sirun vuoden 2009 lopussa.

Bluetooth 4.1

Vuoden 2013 lopussa Bluetooth Special Interest Group (SIG) esitteli Bluetooth 4.1 -määrityksen. Yksi Bluetooth 4.1 -spesifikaatiossa toteutetuista parannuksista liittyy Bluetoothin ja neljännen sukupolven LTE -matkaviestinnän yhteistyöhön . Standardi tarjoaa suojan keskinäisiltä häiriöiltä koordinoimalla automaattisesti datapakettien lähetystä.

Bluetooth 4.2

3. joulukuuta 2014 Bluetooth Special Interest Group (SIG) julkaisi Bluetooth 4.2 -spesifikaation [20] . Tärkeimmät parannukset ovat lisääntynyt yksityisyys ja lisääntyneet tiedonsiirtonopeudet.

Bluetooth 5.0

16. kesäkuuta 2016 Bluetooth Special Interest Group (SIG) esitteli Bluetooth 5.0 -määrityksen [21] [22] . Muutokset vaikuttivat pääasiassa alhaisen kulutuksen tilaan ja nopeaan tilaan. Kantama nelinkertaistui, nopeus kaksinkertaistui. Lisäksi Bluetooth 5.0 -versio on täysin yhteensopiva aiempien Bluetooth-versioiden kanssa.

Tämän tyyppiseen protokollaan tehtiin vakavia laadullisia päivityksiä, jotka mahdollistivat uuden version nimeämisen ei 4.3:ksi vaan 5.0:ksi. Bluetooth 5.0 on iso päivitys Bluetoothille, mutta se ei juurikaan vaikuta langattomaan ääneen.

Bluetooth 5.1

Bluetooth 5.1 eroaa aiemmista versioista siinä, että käyttäjät voivat määrittää sijainnin ja suunnan mahdollisimman tarkasti [23] . Energiankulutusta on optimoitu entistä paremmin ja Bluetooth Low Energy -yhteyden luotettavuus on parantunut.

Bluetooth 5.2

SIG julkaisi eritelmän [24] 6. tammikuuta 2020. Uudet ominaisuudet:

  • ATT-määriteprotokollan parannettu versio on Enhanced Attribute Protocol (EATT), joka on turvallisempi, koska se käyttää vain salattua yhteyttä. EATT tukee rinnakkaisia ​​tapahtumia ja mahdollistaa myös ATT:n maksimisiirtoyksikön (MTU) muuttamisen yhteyden aikana. EATT on lisännyt uuden L2CAP-turvallisen virtauksen ohjaustilan - Enhanced Credit Based Flow Control Mode -tilan.
  • Uusi LE Power Control - Sallii laitteiden optimoida dynaamisesti tehoa liitettyjen laitteiden välistä viestintää varten. Bluetooth LE -vastaanottimet voivat nyt tarkkailla signaalin voimakkuutta ja pyytää muutoksia kytkettyjen laitteiden lähetystehotasoon, tyypillisesti optimaalisen signaalin voimakkuuden ylläpitämiseksi sekä signaalin laadun että pienentyneen virrankulutuksen kannalta.
  • LE Isochronous Channels on ominaisuus, joka tukee uutta LE Audio [25] äänensiirtostandardia , seuraavan sukupolven Bluetooth-ääntä. Mahdollistaa aikaperusteisen tiedon lähettämisen yhdelle tai useammalle laitteelle aikasynkronoitua käsittelyä varten (esimerkiksi langattomat kuulokkeet erillisillä vastaanottimilla) sekä rinnakkaislähetykseen rajoittamattomaan määrään laitteita.
  • Bluetooth LE Audio (vuodesta 2022) [26]

Bluetooth 5.3

Bluetooth SIG julkaisi Bluetooth-ydinversion 5.3 spesifikaation [27] 13. heinäkuuta 2021. Bluetooth 5.3 -ominaisuuden parannukset ovat seuraavat:

  • Yhdistelmävähennys
  • Säännöllinen mainosväli
  • Kanavaluokitusten parantaminen
  • Parannuksia salausavaimen koon hallintaan

Seuraavat ominaisuudet on poistettu tästä versiosta:

  • Vaihtoehtoinen MAC- ja PHY-laajennus (AMP)

Bluetooth-protokollapino

Bluetoothilla on kerrostettu arkkitehtuuri, joka koostuu ydinprotokollasta, kaapelinvaihtoprotokollasta, puhelimen ohjausprotokollasta ja lainatuista protokollista. Pakolliset protokollat ​​kaikille Bluetooth-pinoille ovat: LMP , L2CAP ja SDP. Lisäksi Bluetoothin kanssa kommunikoivat laitteet käyttävät tyypillisesti HCI- ja RFCOMM-protokollia.

LMP Link Management Protocol - käytetään radiolinkin muodostamiseen ja hallintaan kahden laitteen välillä. Toteutettu Bluetooth-ohjaimella. HCI Isäntä/ohjainliitäntä - määrittää isäntäpinon (eli tietokoneen tai mobiililaitteen) ja Bluetooth-ohjaimen välisen suhteen. L2CAP looginen linkin ohjaus- ja sovitusprotokolla - käytetään paikallisten yhteyksien multipleksoimiseen kahden laitteen välillä käyttämällä erilaisia ​​korkeamman kerroksen protokollia. Mahdollistaa pakettien fragmentoinnin ja uudelleenrakentamisen. SDP Service Discovery Protocol - mahdollistaa muiden laitteiden tarjoamien palvelujen löytämisen ja niiden parametrien määrittämisen. RFCOMM Radio Frequency Communications on kaapelin korvaava protokolla, joka luo virtuaalisen sarjatietovirran ja emuloi RS-232- ohjaussignaaleja . BNEP Bluetooth Network Encapsulation Protocol - käytetään tiedon siirtämiseen muista protokollapinoista L2CAP-kanavan kautta. Käytetään IP-pakettien lähettämiseen Personal Area Networking -profiilissa. AVCTP Audio/Video Control Transport Protocol - käytetään Audio/Video Remote Control -profiilissa komentojen lähettämiseen L2CAP-kanavan yli. AVDTP Audio/Video Distribution Transport Protocol - käytetään Advanced Audio Distribution -profiilissa stereoäänen lähettämiseen L2CAP-kanavalla. TCS Puhelimen ohjausprotokolla - Binäärinen - Protokolla, joka määrittää puhelunohjaussignaalit puhe- ja datayhteyksien muodostamiseksi Bluetooth-laitteiden välillä. Käytetään vain Cordless Telephony -profiilissa.

Lainattuja protokollia ovat: Point-to-Point Protocol ( PPP ), TCP/IP , UDP , Object Exchange Protocol ( OBEX ), Wireless Application Environment (WAE), Wireless Application Protocol (WAP).

Bluetooth-profiilit

Profiili on joukko ominaisuuksia tai ominaisuuksia, jotka ovat saatavilla tietylle Bluetooth-laitteelle. Jotta Bluetooth-laitteet voisivat toimia yhdessä, niiden kaikkien on tuettava yhteistä profiilia.

Bluetooth SIG [28] määrittelee ja hyväksyy seuraavat profiilit :

  • Advanced Audio Distribution Profile ( A2DP ) - Suunniteltu siirtämään kaksikanavaista stereoäänivirtaa, kuten musiikkia, langattomiin kuulokkeisiin tai mihin tahansa muuhun laitteeseen. Profiili tukee täysin matalapakkattua Sub_Band_Codec (SBC) -koodekkia ja valinnaisesti muita koodekkeja.
  • Audio / Video Remote Control Profile ( AVRCP ) - suunniteltu ohjaamaan televisioiden , Hi-Fi-laitteiden ja muiden asioiden vakiotoimintoja , eli sen avulla voit luoda laitteita, joissa on kaukosäädintoimintoja . Voidaan käyttää yhdessä A2DP- tai VDP-profiilien kanssa.
  • Peruskuvausprofiili (BIP) - Suunniteltu kuvien siirtämiseen laitteiden välillä, ja se sisältää mahdollisuuden muuttaa kuvan kokoa ja muuntaa sen vastaanottavassa laitteessa tuettuun muotoon.
  • Basic Printing Profile ( BPP ) - Voit lähettää tekstiä, sähköpostia, vCard-korttia ja muita kohteita tulostimeen. Profiili ei vaadi tulostimelta erityisiä ohjaimia, mikä erottaa sen HCRP:stä.
  • Common ISDN Access Profile (CIP) - laitteen pääsyyn ISDN :ään .
  • Cordless Telephony Profile (CTP) on langaton puhelinprofiili.
  • Device ID Profile (DIP) - voit tunnistaa laiteluokan, valmistajan ja tuoteversion.
  • Dial-up Networking Profile (DUN) - Protokolla tarjoaa normaalin pääsyn Internetiin tai muihin puhelinpalveluihin Bluetoothin kautta. Perustuu SPP:hen, sisältää ETSI 07.07 -spesifikaatiossa määritellyt PPP- ja AT-komennot.
  • Faksiprofiili (FAX) - Tarjoaa rajapinnan matkapuhelimen tai pöytäpuhelimen ja faksiohjelmistoa käyttävän tietokoneen välille. Tukee ITU T.31 ja/tai ITU T.32 tyylistä AT-komentosarjaa. Profiili ei tue äänipuhelua tai tiedonsiirtoa.
  • Tiedostonsiirtoprofiili ( FTP_profile ) - Antaa pääsyn laitteen tiedostojärjestelmään. Sisältää standardisarjan FTP-komentoja, joiden avulla voit luetteloida hakemistoja, muuttaa hakemistoja, vastaanottaa, siirtää ja poistaa tiedostoja. OBEX :iä käytetään GOEP-pohjaisena kuljetusvälineenä.
  • General Audio/Video Distribution Profile ( GAVDP ) on A2DP:n ja VDP:n perusta.
  • Generic Access Profile ( GAP ) on kaikkien muiden profiilien perusta.
  • Generic Object Exchange Profile ( GOEP ) - perusta muille OBEX -pohjaisille tiedonsiirtoprofiileille .
  • Hard Copy Cable Replacement Profile ( HCRP ) - Tarjoaa yksinkertaisen vaihtoehdon laitteen ja tulostimen väliselle kaapeliliitännälle. Profiilin haittana on, että tulostimeen tarvitaan erityiset ajurit, mikä tekee profiilista epäuniversaalin.
  • Hands-Free Profile ( HFP ) - käytetään langattoman kuulokkeen ja puhelimen yhdistämiseen, lähettää monoäänen yhdellä kanavalla.
  • Human Interface Device Profile ( HID ) - tukee HID-laitteita (Human Interface Device), kuten hiiriä, ohjaussauvoja, näppäimistöjä jne. Käyttää hidasta kanavaa, toimii pienemmällä teholla.
  • Headset Profile ( HSP ) - käytetään yhdistämään langattomat kuulokkeet (Headset) ja puhelin. Tukee GSM 07.07 -määrityksen vähimmäismäärää AT-komentoja, jotta voidaan soittaa, vastata puheluihin, lopettaa puhelu ja säätää äänenvoimakkuutta. Kuulokeprofiilin kautta Bluetooth 1.2:n tai uudemman kanssa voit lähettää kuulokkeisiin puhelimen kaiken äänen. Kuuntele esimerkiksi kaikkia toiminnan vahvistussignaaleja, soittimen mp3-musiikkia, soittoääniä, videoiden äänisarjaa kuulokkeilla. Tätä profiilia tukevissa kuulokkeissa on stereoääniominaisuus, toisin kuin malleissa, jotka tukevat vain Hands-Free-profiilia.
  • Intercom Profile (ICP) - Mahdollistaa äänipuhelut Bluetooth-laitteiden välillä.
  • LAN Access Profile (LAP) - Antaa Bluetooth-laitteiden käyttää LAN- , WAN- tai Internet -tietokoneverkkoja toisen Bluetooth-laitteen kautta, jolla on fyysinen yhteys näihin verkkoihin. Bluetooth-laite käyttää PPP :tä RFCOMM :n kautta yhteyden muodostamiseen. LAP mahdollistaa myös ad-hoc-Bluetooth-verkkojen luomisen.
  • Object Push Profile (OPP) - perusprofiili "objektien", kuten kuvien, virtuaalisten käyntikorttien jne. lähettämiseen. Tiedonsiirron aloittaa lähettävä laite (asiakas), ei vastaanottava laite (palvelin).
  • Personal Area Networking Profile (PAN) - Voit käyttää Bluetooth Network Encapsulation -protokollaa siirtona Bluetooth-yhteyden kautta.
  • Phone Book Access Profile (PBAP) - mahdollistaa puhelinluettelon merkintöjen vaihtamisen laitteiden välillä.
  • Sarjaporttiprofiili ( SPP ) – Perustuu ETSI:n TS07.10-spesifikaatioon ja käyttää RFCOMM -protokollaa . Profiili emuloi sarjaporttia, mikä mahdollistaa standardinmukaisen RS-232:n korvaamisen langattomalla yhteydellä. Se on DUN-, FAX-, HSP- ja AVRCP-profiilien perusta.
  • Service Discovery Application Profile (SDAP) - käytetään antamaan tietoja palvelinlaitteen käyttämistä profiileista.
  • SIM-käyttöprofiili (SAP, SIM) - Voit käyttää puhelimesi SIM-korttia , jolloin voit käyttää yhtä SIM-korttia useille laitteille.
  • Synkronointiprofiili (SYNCH) - mahdollistaa henkilökohtaisten tietojen (PIM) synkronoinnin. Profiili on johdettu infrapunaspesifikaatiosta ja mukautettu Bluetooth SIG:llä.
  • Video Distribution Profile ( VDP ) – voit suoratoistaa videota. Tukee H.263 , MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 standardit ovat valinnaisia ​​eivätkä sisälly spesifikaatioihin.
  • WAPB ( Wireless Application Protocol Bearer ) on protokolla P-to-P (Point-to-Point) -yhteyksien järjestämiseen Bluetoothin kautta.

Turvallisuus

Kesäkuussa 2006 Avishai Wool [29] ja Yaniv Shaked julkaisivat artikkelin [30] , joka sisälsi yksityiskohtaisen kuvauksen Bluetooth-laitteita vastaan ​​tehdystä hyökkäyksestä. Aineisto sisälsi kuvauksen sekä aktiivisesta että passiivisesta hyökkäyksestä, jonka avulla voit saada laitteen PIN-koodin ja muodostaa yhteyden tähän laitteeseen. Passiivinen hyökkäys mahdollistaa sopivasti varustetun hyökkääjän "salakuuntelevan" (haistelevan) yhteyden alustusprosessin ja sen jälkeen käyttää salakuuntelun ja analyysin tuloksena saatuja tietoja yhteyden muodostamiseen (huijaus). Tällaisen hyökkäyksen suorittamiseksi hyökkääjän on luonnollisesti oltava lähellä ja välittömästi yhteyden muodostushetkellä. Tämä ei ole aina mahdollista. Siksi syntyi idea aktiivisesta hyökkäyksestä. Havaittiin, että erityinen viesti voitiin lähettää jossain vaiheessa, jolloin alustusprosessi voi alkaa hyökkääjän laitteesta. Molemmat hakkerointitoimenpiteet ovat melko monimutkaisia ​​ja sisältävät useita vaiheita, joista tärkein on datapakettien kerääminen ja niiden analysointi. Itse hyökkäykset perustuvat todennusmekanismin haavoittuvuuksiin ja salausavaimen luomiseen kahden laitteen välillä.

Bluetooth-yhteyden alustaminen

Bluetooth-yhteyden alustamista kutsutaan yhteyden muodostamisprosessiksi. Se voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen:

  • Kinit avaimen sukupolvi ,
  • linkkiavaimen luominen (tätä kutsutaan linkkiavaimeksi ja sitä kutsutaan nimellä Kab ),
  • todennus.

Kaksi ensimmäistä kohtaa sisältyvät ns. paring-menettelyyn.

Parittaminen tai pariliitos on kahden (tai useamman) laitteen yhdistäminen yhteisen salaisen Kinit-arvon luomiseksi, jota ne käyttävät myöhemmin viestiessään. Joistakin virallisten asiakirjojen Bluetooth-käännöksistä löytyy myös termi "pair matching". Molempien osapuolten on syötettävä PIN-koodi ennen pariliitoksen muodostamista.

Kinit muodostetaan E22-algoritmin mukaan, joka toimii seuraavilla arvoilla:

  • BD_ADDR  - Bluetooth-laitteen ainutlaatuinen MAC-osoite, 48 bittiä pitkä;
  • PIN- koodi ja sen pituus;
  • IN_RAND  on satunnainen 128-bittinen arvo.

Kab -linkkiavaimen luomiseksi laitteet vaihtavat satunnaisesti luotuja 128-bittisiä sanoja LK_RAND(A) ja LK_RAND(B) . Tätä seuraa bittikohtainen XOR alustusavaimella Kinit ja jälleen vastaanotetun arvon vaihto. Sitten avain lasketaan E21-algoritmin mukaan.

Tätä varten tarvitaan seuraavat arvot:

  • BD_ADDR
  • 128-bittinen LK_RAND (jokainen laite tallentaa oman ja toiselta laitteelta vastaanotetun arvonsa)

Tässä vaiheessa pariliitos päättyy ja Bluetooth-alustuksen viimeinen vaihe alkaa - molemminpuolinen todennus tai keskinäinen todennus. Se perustuu "pyyntö-vastaus" -järjestelmään. Yhdestä laitteista tulee todentaja, se luo satunnaisen arvon AU_RAND(A) ja lähettää sen viereiselle laitteelle (puhtaalla tekstillä), jota kutsutaan esittäjäksi. Heti kun kantaja vastaanottaa tämän "sanan", SRES -arvon laskenta E1-algoritmin mukaan alkaa ja se lähetetään todentajalle. Viereinen laite suorittaa samanlaisen laskennan ja tarkistaa siirtotien vastauksen. Jos SRES täsmää, laitteiden roolit vaihdetaan ja prosessi toistetaan uudelleen.

E1-algoritmi toimii seuraavilla arvoilla:

  • Satunnaisesti luotu AU_RAND
  • linkkiavain Kab
  • Oma BD_ADDR
Pariliitoshyökkäys

Jos hyökkääjä onnistui kuuntelemaan lähetystä ja pariliitosprosessin aikana hän sieppasi ja tallensi kaikki viestit, voit sitten löytää PIN -koodin raa'alla voimalla.

Ensimmäinen henkilö, joka huomasi tämän haavoittuvuuden, oli englantilainen Ollie Whitehouse huhtikuussa 2004. Hän ehdotti ensimmäisenä viestien sieppaamista pariliitoksen muodostamisen aikana ja PIN -koodin laskemista raa'alla voimalla saatujen tietojen perusteella. Menetelmällä on kuitenkin yksi merkittävä haittapuoli: hyökkäys voidaan suorittaa vain, jos kaikki todennustiedot on salakuunneltu. Toisin sanoen, jos hyökkääjä oli poissa lähetyksestä pariliitoksen alkaessa tai jos häneltä puuttui jokin arvo, hän ei voi jatkaa hyökkäystä.

Rekonjugaatiohyökkäys

Wool ja Shaked onnistuivat löytämään ratkaisun Whitehousen hyökkäykseen liittyviin vaikeuksiin. Toinen hyökkäystyyppi kehitettiin. Jos pariliitosprosessi on jo alkanut ja tiedot puuttuvat, hyökkäystä ei voida suorittaa. Mutta jos laitteet ovat jo kommunikoineet, tallentaneet Kab-avaimen ja aloittaneet keskinäisen todennuksen, voit pakottaa laitteet käynnistämään pariliitosprosessin uudelleen edellä kuvatun pariliitoshyökkäyksen suorittamiseksi.

Tämä hyökkäys vaatii oikeiden viestien lähettämistä oikeaan aikaan. Kaupallisesti saatavilla olevat vakiolaitteet eivät sovellu tähän tarkoitukseen.

Mitä tahansa näistä menetelmistä käyttämällä hyökkääjä voi suorittaa peruspariliitoshyökkäyksen. Näin ollen näiden kahden hyökkäyksen avulla hyökkääjä voi helposti varastaa PIN-koodin. Lisäksi hänellä on PIN-koodi, ja hän voi muodostaa yhteyden mihin tahansa näistä laitteista. Ja kannattaa ottaa huomioon, että useimmissa laitteissa turvallisuutta Bluetoothin kautta saatavilla olevien palveluiden tasolla ei ole taattu oikealla tasolla. Useimmat kehittäjät luottavat pariliitoksen turvallisuuteen. Siksi hyökkääjän toimien seuraukset voivat olla erilaisia: puhelimen osoitekirjan varastamisesta lähtevän puhelun muodostamiseen uhrin puhelimesta ja sen käyttämiseen kuuntelulaitteena.

Arvioitu PIN-koodin valintaaika

Bluetooth-protokolla käyttää aktiivisesti E22-, E21-, E1-algoritmeja, jotka perustuvat SAFER + -salaukseen. Bruce Schneier vahvisti, että haavoittuvuus on kriittinen. PIN-koodin arvaus toimii hyvin käytännössä ja se voidaan tehdä reaaliajassa [31] . Alla ovat tulokset, jotka on saatu Pentium 4 HT:lla 3 GHz:llä:

Pituus (merkkiä) Aika (s)
neljä 0,063
5 0,75
6 7.609

Yllä olevien hyökkäysten tietyt toteutukset voivat toimia eri nopeuksilla. On monia tapoja optimoida: erityiset kääntäjän asetukset, erilaiset silmukoiden toteutukset, ehdot ja aritmeettiset operaatiot. Avishai Wool ja Yaniv Shaked ovat löytäneet tavan lyhentää merkittävästi PIN-koodin raa'an pakottamisen aikaa.

PIN-koodin pituuden pidentäminen ei ole ihmelääke. Vain turvallisessa paikassa olevien laitteiden, kuten Bluetooth-kuulokkeiden tai auton handsfree-laitteen, yhdistäminen voi osittain suojata kuvattuja hyökkäyksiä vastaan. Viestinnän alustus (kun se on päällä) näiden laitteiden kanssa voi tapahtua useita kertoja päivän aikana, eikä käyttäjällä aina ole mahdollisuutta olla suojatussa paikassa.

Sovellus

BT2-laitteiden toimintasäde ei ylitä 16 m, BT1 - 100 m (luokka A). Nämä luvut on ilmoitettu näkyvyysstandardin mukaan, todellisuudessa työskentelyä ei pitäisi odottaa yli 10-20 m:n etäisyydeltä. Käytännössä tällainen etäisyys ei riitä hyökkäysten tehokkaaseen käyttöön. Siksi jo ennen Defcon-2004:n hyökkäysalgoritmien yksityiskohtaista tutkimusta John Heringtonin kehittämä BlueSniper-kiväärin antenni esiteltiin yleisölle. Laite liitetään kannettavaan laitteeseen - kannettavaan / PDA:han ja sillä on riittävä suuntaavuus ja teho (tehokas toiminta jopa 1,5 km:iin).

Rinnakkaiselo muiden protokollien kanssa

FHSS-työkanavan tiheä vaihto laajalla taajuusalueella antaa mahdollisuuden rinnakkaiseloon muiden protokollien kanssa. Mukautuvan AFH:n käyttöönoton myötä tilanne on parantunut jonkin verran [32] .

Virheenkorjaus ja sertifiointi

Viankorjaus ja standardin noudattamisen valvonta vaikeuttavat alueen aktiiviset naapurit (esimerkiksi Wi-Fi). On olemassa ratkaisuja kaikkien yhteyksien purkamiseen ja seuraamiseen samanaikaisesti kaikilla 79 Bluetooth-kanavalla.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ https://techterms.com/definition/bluetooth
  2. ↑ bluetooth . "Oikeinkirjoitus Akateeminen Resurssi ACADEMOS" . bluetooth. Haettu 9. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 10. maaliskuuta 2018. Arkistoitu 10. maaliskuuta 2018 Wayback Machineen
  3. ↑ GRAMOTA.RU - viite- ja tiedotusportaali "venäjän kieli" | Sanakirjat | Sanatarkistus . Haettu 5. toukokuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 22. lokakuuta 2020. Arkistoitu 22. lokakuuta 2020 Wayback Machinessa
  4. ↑ Kuinka saavuttaa yli 1 km:n kantama käyttämällä Bluetooth Low Energy - Novel Bits -toimintoa . Haettu 6. kesäkuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 6. kesäkuuta 2020. Arkistoitu 6. kesäkuuta 2020 Wayback Machinessa
  5. ↑ Monson, Heidi Bluetooth-tekniikka ja sen seuraukset . SysOpt.com (14. joulukuuta 1999). Haettu 17. helmikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011.
  6. ↑ Tietoja Bluetooth SIG:stä (linkki ei saatavilla) . Bluetooth SIG. Haettu 1. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 18. maaliskuuta 2006.   Arkistoitu 18. maaliskuuta 2006 Wayback Machinessa
  7. ↑ Kardach, Jim Kuinka Bluetooth sai nimensä (3. toukokuuta 2008). Haettu 24. helmikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011.
  8. ↑ Kysymys #244488 . Gramota.ru . - "Hyväksytty: "Bluetooth". Mutta on parempi kirjoittaa latinaksi. Haettu 9. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 22. lokakuuta 2020. Arkistoitu 22. lokakuuta 2020 Wayback Machinessa
  9. ↑ Tietoja Bluetooth SIG:stä  (  linkki ei saavutettavissa) . Bluetooth SIG . Haettu 20. maaliskuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 10. tammikuuta 2006. Arkistoitu 18. maaliskuuta 2006 Wayback Machinessa
  10. ↑ 1 2 3 Vishnevsky et al. Langattomat laajakaistaiset tiedonsiirtoverkot. - M . : Technosfera, 2005. - 592 s. — ISBN 5-94836-049-0 .
  11. ↑ Joshua Wright. Yleisten Bluetooth-harhakäsitysten kumoaminen  . SANS. Haettu 25. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 26. lokakuuta 2007. Arkistoitu 30. lokakuuta 2007 Wayback Machinessa
  12. ↑ Soltanian A., Van Dyck RE Bluetooth-järjestelmän suorituskyky hajaantuvissa kanavissa ja häiriöissä  // IEEE Global Telecommunications Conference, 2001 (GLOBECOM '01). - S. 3499-3503 .
  13. ↑ 1 2 BLUETOOTH SIG Esittelee BLUETOOTH Low Energy Wireless -teknologian, seuraavan sukupolven langattoman BLUETOOTH-tekniikan  (eng.)  (linkki ei käytettävissä) . Virallinen sivusto. Käyttöpäivä: 16. tammikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 20. joulukuuta 2009. Arkistoitu 20. joulukuuta 2009 Wayback Machinessa
  14. ↑ Biteleva A. Multimedian pääsyn tekniikat (pääsemätön linkki) . Tele-Sputnik-lehti 8(82) (elokuu 2002). Haettu 15. tammikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 18. tammikuuta 2012.   Arkistoitu 18. tammikuuta 2012 Wayback Machinessa
  15. ↑ IEEE Std 802.15.1-2005 – Tietotekniikan IEEE-standardi – Tietoliikenne ja tiedonvaihto järjestelmien välillä – Paikallis- ja suurkaupunkiverkot – Erityisvaatimukset Osa 15.1: Langattoman median käytönvalvonta (MAC) ja Physical Layer (PHY) -määritykset langattomalle henkilökohtaiselle Alueverkot (WPAN)
  16. ↑ Guy Kewney. Nopea Bluetooth tulee askeleen lähemmäksi: tehostettu tiedonsiirtonopeus hyväksytty . Newswireless.net (16. marraskuuta 2004). Haettu 4. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011.
  17. ↑ 1 2 Specification Documents (downlink) . Bluetooth SIG. Haettu 4. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 17. tammikuuta 2008.   Arkistoitu 17. tammikuuta 2008 Wayback Machinessa
  18. ↑ HTC TyTN Specification (PDF). HTC. Haettu 4. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 8. maaliskuuta 2008. Arkistoitu 12. lokakuuta 2006 Wayback Machinessa
  19. ↑ David Meyer. Bluetooth 3.0 julkaistu ilman ultralaajakaistaa . zdnet.co.uk (22. huhtikuuta 2009). Haettu 22. huhtikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011.
  20. ↑ SIG esittelee Bluetooth 4.2:n . Haettu 13. elokuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 23. elokuuta 2015. Arkistoitu 23. elokuuta 2015 Wayback Machinessa
  21. ↑ Bluetooth 5.0: Tässä on syy, miksi uusi langaton standardi on tärkeä . Haettu 4. syyskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 16. syyskuuta 2016. Arkistoitu 16. syyskuuta 2016 Wayback Machineen
  22. ↑ Bluetooth 5.0 - nelinkertainen kantama, kaksinkertainen nopeus| Uutiset ja mielipiteet | PCMag.com . Haettu 4. lokakuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 4. syyskuuta 2017. Arkistoitu 4. syyskuuta 2017 Wayback Machineen
  23. ↑ Cris Hoffman. Bluetooth 5.1: Mitä uutta ja miksi sillä on merkitystä . Kuinka nörttiä (31. tammikuuta 2019). Haettu 4. helmikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 3. helmikuuta 2019. Arkistoitu 3. helmikuuta 2019 Wayback Machinessa
  24. ↑ Arkistoitu kopio . Haettu 17. tammikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 8. tammikuuta 2020. Arkistoitu 8. tammikuuta 2020 Wayback Machinessa
  25. ↑ Bluetooth SIG esitteli uuden äänensiirtostandardin / Sudo Null IT News
  26. ↑ Langattomien kuulokkeiden uuden aikakauden kynnyksellä: viime vuosien suurin Bluetooth-päivitys ilmestyy pian // Ferra.ru , 12. kesäkuuta 2022
  27. ↑ Bluetooth  (englanniksi)  // Wikipedia. – 18.11.2021.
  28. ↑ ComputerPress No. 3, 2013 , s. 36.
  29. ↑ Prof. Avishai Wool . Haettu 19. joulukuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 23. joulukuuta 2018. Arkistoitu 23. joulukuuta 2018 Wayback Machineen
  30. ↑ Yaniv Shaked, Avishai Wool. Bluetooth  PIN -koodin murtaminen - School of Electrical Engineering Systems, Tel Avivin yliopisto, 2005. - 2. toukokuuta.  
  31. ↑ Ellisys. Bluetooth Security - Totuuksia ja  fiktiota . Arkistoitu alkuperäisestä 23. marraskuuta 2016. Arkistoitu 23. marraskuuta 2016 Wayback Machineen
  32. ↑ Rinnakkaiseloongelmat 2,4 GHz:n langattomassa äänen suoratoistossa Bluetooth-hakutoiminnon ja WLAN-verkon kanssa . Käyttöpäivä: 7. joulukuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 20. joulukuuta 2016. Arkistoitu 20. joulukuuta 2016 Wayback Machineen

Kirjallisuus

Linkit


  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa