Відмінності між версіями «Технологія Bluetooth»
| Рядок 1: | Рядок 1: | ||
| − | == | + | = Вступ до теми Bluetooth = |
| + | [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]] | ||
| + | Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою. | ||
| − | 1. | + | '''Назва Bluetooth''' ("синій зуб") походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології. |
| + | |||
| + | На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом "точка-точка" в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом "точка-точка", так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. | ||
| + | |||
| + | ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод. | ||
| + | |||
| + | Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''<br/> | ||
| + | |||
| + | :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.<br/> | ||
| + | :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.<br/> | ||
| + | :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.<br/> | ||
| + | :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.<br/> | ||
| + | :5.Швидке впізнання (підтвердження).<br/> | ||
| + | :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.<br/> | ||
| + | :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.<br/> | ||
| + | :8.Ненапружений "бюджет зв'язку", що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.<br/> | ||
| + | :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.<br/><br/> | ||
| + | |||
| + | Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку. | ||
| + | |||
| + | Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, "точка-мультиточка".<br/><br/> | ||
| + | |||
| + | Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.) | ||
| + | |||
| + | = Принцип дії Bluetooth = | ||
| + | |||
| + | Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого. | ||
| + | |||
| + | Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах. | ||
| + | |||
| + | Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802. | ||
| + | |||
| + | = Специфікації Bluetooth = | ||
| + | |||
| + | == Bluetooth 1.0 == | ||
| + | |||
| + | Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації. | ||
| + | |||
| + | == Bluetooth 1.1 == | ||
| + | |||
| + | У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI). | ||
| + | |||
| + | == Bluetooth 1.2 == | ||
| + | |||
| + | У версії 1.2 була додана ''технологія адаптивної перебудови робочої частоти'' (AFH), що поліпшило опір до електромагнітної інтерференції (перешкодам) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася ''технологія'' '''eSCO''', яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьохпроводного інтерфейсу UART. | ||
| + | |||
| + | == Bluetooth 2.0 == | ||
| + | |||
| + | Bluetooth версії 2.0 (2004) ''повністю сумісний з версіями 1.x''. Основним ''нововведенням'' стала ''підтримка'' '''EDR''' (Enhanced Data Rate), що дозволило підвищити швидкість передачі 2,1 Мбіт/с. | ||
| + | |||
| + | == Bluetooth 2.1 == | ||
| + | |||
| + | У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication. | ||
| + | |||
| + | == Bluetooth 3.0 == | ||
| + | |||
| + | Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''"розширений контроль живлення"'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню. | ||
| + | |||
| + | == Bluetooth 4.0 == | ||
| + | |||
| + | В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. | ||
| + | |||
| + | '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. | ||
| + | |||
| + | Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson. | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
== Ресурси Internet == | == Ресурси Internet == | ||
Версія за 13:04, 19 жовтня 2011
Зміст
Вступ до теми Bluetooth
Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.
Назва Bluetooth ("синій зуб") походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.
На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом "точка-точка" в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом "точка-точка", так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв.
Основне призначення Bluetooth - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.
Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними характеристиками:
- 1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.
- 2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.
- 3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.
- 4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.
- 5.Швидке впізнання (підтвердження).
- 6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.
- 7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.
- 8.Ненапружений "бюджет зв'язку", що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.
- 9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.
Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.
Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, "точка-мультиточка".
Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)
Принцип дії Bluetooth
Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в ISM діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.
Згідно алгоритму FHSS, в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.
Для повнодуплексної передачі використовується дуплексний режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ізохронна і асинхронна передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.
Специфікації Bluetooth
Bluetooth 1.0
Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.
Bluetooth 1.1
У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу, що приймається (RSSI).
Bluetooth 1.2
У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опір до електромагнітної інтерференції (перешкодам) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьохпроводного інтерфейсу UART.
Bluetooth 2.0
Bluetooth версії 2.0 (2004) повністю сумісний з версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка EDR (Enhanced Data Rate), що дозволило підвищити швидкість передачі 2,1 Мбіт/с.
Bluetooth 2.1
У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана технологія розширеного запиту характеристик пристрою (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), енергозберігаюча технологія (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.
Bluetooth 3.0
Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із стандартом 802.11, забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж Wi-Fi. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою "розширений контроль живлення" (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.
Bluetooth 4.0
В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків. Новий стандарт призначений для передачі коротких пакетів даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування.
Bluetooth 4.0 планується використовувати в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання.
Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.
Ресурси Internet
- http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)
- http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології
- http://www.bluesoleil.com
