Войти
 | |
| Разработан | Специальная группа по интересам Bluetooth |
|---|---|
| Представлен | 7 мая 1989 г.; 31 год назад (1989-05-07) |
| Промышленность | Персональные сети |
| Совместимое оборудование | Персональные компьютеры. Смартфоны. Игровые консоли. Аудиоустройства |
| Физический диапазон | Обычно менее 10 м (33 футов), до 100 м (330 футов). Bluetooth 5.0: 40–400 м (100–1000 футов) |
Bluetooth стандарт беспроводной технологии, используемые для обмена, установленные между фиксированными и мобильными устройствами на коротких расстояниях с использованием UHF радиоволн в промышленных, научных и медицинских радиодиапазонах, от 2,402 ГГц до 2,480 ГГц, и построение сетевых сетей (PAN). Первоначально он был задуман как беспроводная альтернатива кабелям передачи данных RS-232.
Bluetooth управляется Bluetooth Special Interest Group (SIG), в которую входят более 35 000 компаний в области телекоммуникаций, вычислительной техники, сетей и бытовой электроники. IEEE стандартизировал Bluetooth как IEEE 802.15.1, но больше не поддерживает стандарт. Bluetooth SIG наблюдает за разработанной специальной, управляет квалификационной программой и защитными марками. Производитель должен соответствовать стандартам Bluetooth SIG, чтобы продавать его как устройство Bluetooth. К технологии применяются сеть патентов, которые лицензируются для отдельных устройств. По состоянию на 2009 год чипы Bluetooth интегральные схемы поставляются примерно 920 миллионов единиц в год.
Название «Bluetooth» было предложено в 1997 году Джимом Кардачем из Intel, который разработал систему, позволяющую использовать также мобильные телефоны общаться с компьютерами. Во время этого предложения он читал исторический роман Франса Г. Бенгтссона Длинные корабли в викингах и датском короле 10-го века Харальде Bluetooth.
Bluetooth это англизированная версия скандинавского Blåtand / Blåtann (или в древнескандинавском blátǫnn). Это был эпитет короля Харальда Bluetooth, который объединил несогласные датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth объединяет протоколы связи.
Логотип Bluetooth 
- это руна связывания, объединяющая Младший Футарк руны 
(ᚼ, Хагал ) и 
(ᛒ, Бьяркан ), инициалы Харальда.
Развитие Технология радиосвязи с коротким соединением, позже названная Bluetooth, была инициирована в 1989 году Нильсом Ридбеком, техническим директором компании Ericsson Mobile в Лунде, Швеция. Целью были беспроводные гарнитуры в соответствии с двумя изобретениями Йохана Уллмана, SE 8902098-6, выпущенными 1989-06-12 и SE 9202239, выпущенными 1992-07-24. Нильс Ридбек поручил Торду Вингрену уточнить, а голландцу Яапу Хаартсену и Свену Маттиссону - разработ. Оба работали в компании Ericsson в Лунде. В 1990 году Яап Хаартсен был номинирован Европейским патентным ведомством на премию European Inventor Award. С 1997 года Орджан Йоханссон стал руководителем проекта и продвигал технологии и стандартизацию.
В 1997 году Адалио Санчес, тогдашний руководитель отдела исследований и разработок продуктов IBM ThinkPad, обратился к Нильсу Ридбеку с просьбой о сотрудничестве по интеграции мобильного телефона в ноутбук ThinkPad. Они поручили инженерам из Ericsson и IBM изучить эту идею. Был сделан вывод, что энергопотребление мобильных телефонов в то время было слишком высоким, чтобы обеспечить жизнеспособную интеграцию в ноутбук и при этом обеспечить достаточное время автономной работы. Вместо этого две компании согласились интегрировать технологии короткого соединения Ericsson в ноутбук ThinkPad и телефон Ericsson для достижения этой цели. IBM ThinkPad, ни телефоны Ericsson не занимали лидирующих позиций на своих рынках, Адалио Санчес и Нильс Ридбек согласились сделать методы коротких ссылок по открытым отраслевым стандартам, чтобы предоставить каждому игроку максимальный доступ к рынку. Ericsson внесла свой вклад в технологию радиосвязи с короткими линиями связи, а IBM предоставила патенты на логический уровень. Затем Адалио Санчес из IBM нанял Стивена Нахтсхейма из Intel, а затем Intel также наняла Toshiba и Nokia. В мае 1998 года был запущен Bluetooth SIG, учредителями которого стали IBM и Ericsson, в общей сложности пять членов: Ericsson, Intel, Nokia, Toshiba и IBM.
Первое потребительское устройство Bluetooth было выпущено в 1999 году. Это была мобильная гарнитура с функцией громкой связи, получившая награду «Best of Show Technology Award» на выставке COMDEX. Первым мобильным телефоном с Bluetooth был Ericsson T36, но это была переработанная модель T39, которая фактически попала на полки магазинов в 2001 году. Параллельно IBM представила IBM ThinkPad A30 в октябре 2001 года, который был первым ноутбуком со встроенным Bluetooth.
Bluetooth работает на частотах от 2,402 до 2,480 ГГц или от 2,400 до 2,4835 ГГц, включая защитные полосы шириной 2 МГц на нижнем конце и шириной 3, 5 МГц на верхняя. Это глобально нелицензируемый (но не регулируемый) промышленный, научный и медицинский (ISM ) диапазон частот 2,4 ГГц ближнего радиуса действия. Bluetooth использует радиотехнологию, называемую расширенным спектром со скачкообразной перестройкой частоты. Bluetooth разделяет передаваемые данные на пакеты и передает каждый пакет по одному из 79 назначенных каналов Bluetooth. Каждый канал имеет полосу пропускания 1 МГц. Обычно он выполняет 1600 скачков в секунду с включенным адаптивным скачкообразным изменением частоты (AFH). Bluetooth Low Energy использует интервал 2 МГц, что соответствует 40 каналам.
Первоначально, Гауссовская частотная манипуляция (GFSK) модуляция была единственной доступной схемой модуляции. С момента появления Bluetooth 2.0 + EDR, π / 4- DQPSK (дифференциальная квадратурная фазовая манипуляция) и модуляция 8-DPSK также могут быть совместимыми устройствами. Говорят, что устройства, работающие с GFSK, работают в режиме установки скорости (BR), где возможна мгновенная битовая скорость 1 Мбит / с. Термин «улучшенная скорость передачи данных» (EDR) используется для описания схем π / 4-DPSK и 8-DPSK, каждая из которых дает 2 и 3 Мбит / с соответственно. Комбинация этих режимов (BR и EDR) в радиотехнологии Bluetooth классифицируется как радиосвязь BR / EDR.
В 2019 году Apple опубликовала расширение [1] под названием HDR, которое поддерживает скорость передачи данных до 8 Мбит / с.
Bluetooth - это пакетный протокол с архитектурой главный / подчиненный. Один мастер может связываться с семьей подчиненными в пикосети . Все устройства в данной пикосети используют часы, предоставленные мастером, в качестве основы обмена пакетами. Основные тактовые импульсы имеют период 312,5 мкс, два тактовых импульса составляют слот 625 мкс, а два слота составляют пару слотов по 1250 мкс. В простом случае пакетов с одним слотом мастер передает в четных слотах и принимает нечетные слот. Подчиненное устройство, наоборот, принимает в четных слотах и передает в нечетных слотах. Пакеты могут иметь длину 1, 3 или 5 слотов, но во всех случаях передача ведущего начинается в четных слотах, а подчиненного - с нечетных.
Вышеупомянутое исключает Bluetooth Low Energy, представленный в спецификации 4.0, который использует тот же спектр, но несколько иначе.
Главное устройство Bluetooth BR / EDR может связываться максимум с помощью устройств в пикосети (специализированная компьютерная сеть с использованием технологии Bluetooth), хотя не все устройства достигают этого максимума. (Например, гарнитура, инициирующее соединение с телефоном, обязательно начинается как главное устройство - как инициатор соединения - но может работать как подчиненное устройство).
Базовая спецификация Bluetooth предусматривает соединение двух или более пикосетей для формирования scatternet, в котором устройство одновременно играет главную роль в одной пикосети и подчиненную роль в другой.
В любой момент времени данные могут передаваться между одним и другим другим (за исключением малоиспользуемого широковещательного режима). Мастер выбирает, к какому подчиненному устройству обращаться; обычно он быстро переключается в режим одного устройства на другое в режиме циклического перебора. Какое ведущее устройство в каждом режиме приема, чем быть ведомым - это более легкое бремя, чем быть ведомым. Возможно быть хозяином семи рабов; возможно быть подчиненным более чем одного мастера. В спецификации неясно требуемое поведение в рассеянных сетях.
| Класс | Макс. допустимая мощность | Тип. диапазон. (м) | |
|---|---|---|---|
| (мВт) | (дБм ) | ||
| 1 | 100 | 20 | ~ 100 |
| 1,5. (BT 5 Vol 6 Part A Sect 3) | 10 | 10 | ~ 20 |
| 2 | 2,5 | 4 | ~ 10 |
| 3 | 1 | 0 | ~ 1 |
| 4 | 0,5 | −3 | ~ 0,5 |
Bluetooth - это стандартный протокол связи для замены проводов, в первую очередь подход для низкого энергопотребления, с малым радиусом действия на основе низкой стоимости трансивер микросхемы в каждом устройстве. Устройство использует систему радиосвязи (радиовещания), они не должны находиться в зоне прямой видимости друг друга; однако квазиоптический беспроводной тракт должен быть жизнеспособным. Диапазон зависит от класса мощности, но эффективные диапазоны на практике меняются. См. Таблицу «Диапазон устройств Bluetooth по классам».
Официально радиостанции Класса 3 имеют радиус действия до 1 метра (3 фута), Класс 2, наиболее часто встречающийся в мобильных устройствах, 10 метров (33 фута) и Класс 1, в основном для способов промышленного использования, 100 метров (300 футов). Bluetooth Marketing определяет, что диапазон Класса 1 в большинстве случаев составляет 20–30 метров (66–98 футов), а диапазон Класса 2 5–10 метров (16–33 футов). Фактический диапазон, достигаемый по данному каналу, будет зависеть от качества устройств на обоих концах канала, а также от условий между ними и другими факторами.
Эффективный диапазон варьируется в зависимости от условий распространения материала, вариантов производственного образца, конфигурации антенны и состояния батареи. Большинство приложений Bluetooth предназначены для использования в помещениях, где затухание стен и замирание сигнала из-за отражения сигнала делают диапазон ниже, чем способы диапазоны прямого видимости продуктов Bluetooth.
Большинство приложений Bluetooth - это устройство класса 2 с батарейным питанием, с небольшим разницей в радиусе действия, независимо от того, является ли другой конец соединения класса 1 или класса 2, поскольку устройство с меньшей мощностью обычно устанавливает предел диапазона. В некоторых случаях эффективный диапазон канала передачи может быть расширен, когда устройство класса 2 подключается к трансиверу класса 1 с более высокой чувствительностью и мощностью передачи, чем типичное устройство класса 2. В большинстве случаев устройство класса 1 имеет такую же чувствительность, что Соединение двух устройств класса 2 с высокой чувствительностью и большой мощностью может обеспечить дальность действия, превышающую типичные 100 м, в зависимости от пропускной способности, необходимой для приложения. Некоторые такие устройства допускают дальность действия в открытом поле до 1 км и более между двумя подобными устройствами без превышения ограничений на использование ограничений.
Основные характеристики Bluetooth требуют дальности не менее 10 метров (33 футов), но есть нет верхнего предела фактического диапазона. Реалистичные производители настроены для диапазона, необходимого для каждого случая.
Для использования беспроводной технологии Bluetooth устройство должно иметь возможность интерпретировать Bluetooth, которые определяют возможные приложения и общее поведение, которое устройство с поддержкой Bluetooth использует для связи с другими устройствами Bluetooth. Эти профили включают настройки для параметров и управления связью с самого начала. Соблюдение новой профилей экономит время для передачи параметров до того, как двунаправленная связь станет действующей. Существует широкий спектр профилей Bluetooth, которые описывают множество различных типов приложений или вариантов использования устройств.
Типичный мобильный телефон Bluetooth гарнитура Bluetooth и Wi-Fi (Wi-Fi - это торговая марка для продуктов, использующих стандарты IEEE 802.11 ) имеют аналогичные приложения: настройка сетей, печать или передача файлов. Wi-Fi предназначен для замены высокоскоростного кабеля для общей локальной сети доступ на рабочем месте или дома. Эта категория приложений иногда называется беспроводными локальными сетями (WLAN). nded для портативного оборудования и его приложений. Категория приложений обозначена как беспроводная персональная сеть (WPAN). Bluetooth заменяет кабели в различных приложениях, которые переносятся личн о вами в любых условиях, а также работает для приложений с фиксированным местоположением, таких как интеллектуальная энергетическая функция в доме (термостаты и т. Д.).
Wi-Fi и Bluetooth в некоторой степени дополняют друг друга в своих приложениях и использовании. Wi-Fi обычно ориентирован на точку доступа с асимметричным соединением клиент-сервер, при котором весь трафик маршрутизируется через точку доступа, тогда как Bluetooth обычно симметричен между двумя устройствами Bluetooth. Bluetooth хорошо работает в простых приложениях, где два устройства должны подключаться с минимальной конфигурацией, такой как нажатие кнопки, как вгарнитурах и пультах дистанционного управления, в то время как Wi-Fi лучше для приложений, где возможна некоторая степень конфигурации клиента и требуются высокие скорости, особенно для доступа к сети через узел доступа. Однако точки доступа Bluetooth существуют и специальные соединения возможны с помощью Wi-Fi, хотя и не так просто, как с Bluetooth. Wi-Fi Direct разработан для добавления к Wi-Fi дополнительных функций, аналогичных Bluetooth.
Bluetooth USB ключ с Диапазон 100 м Bluetooth присутствует во многих продуктах, таких как телефоны, динамики, планшеты, медиаплееры, робототехнические системы, ноутбуки и игровое оборудование, а также некоторые гарнитура с высоким разрешением , модемы, слуховыеты и даже часы. Учитывая разнообразие устройств, использующих Bluetooth, современное устаревшее разъемов для наушников со стороны Apple, Google и других компаний, а также отсутствие регулирования со стороны FCC, технология подвержена помехам. Тем не менее, Bluetooth полезен при передаче информации между двумя другими устройствами, находящимися рядом с другом в условиях низкой пропускной способности. Bluetooth обычно используется для передачи звуковых данных с помощью телефонов (например, с помощью гарнитуры Bluetooth) или байтовых данных с портативных компьютеров (передача файлов).
Протоколы Bluetooth упрощают обнаружение и настройку служб между устройствами. Устройства Bluetooth могут рекламировать все услуги, которые они используют. Это упрощает использование сервисов, поскольку использование сетевого адреса и разрешений разрешений можно автоматизировать, чем при использовании многих типов сетей.
Стандартный Bluetooth USB ключ 
Внутренняя карта Bluetooth ноутбука (14 × 36 × 4 мм) Персональный компьютер, не имеющий встроенного Bluetooth, может использовать адаптер Bluetooth, который позволяет компьютеру обмениваться устройствами с Bluetooth. В то время как некоторые настольные компьютеры и самые последние ноутбуки поставляются со встроенным радиомодулем Bluetooth, для других требуется внешний адаптер, обычно в виде небольшого USB-ключа «dongle ».
В отличие от своего предшественника, IrDA, которому требуется отдельный адаптер для каждого устройства, Bluetooth позволяет нескольким устройствам связываться с компьютером через один адаптер.
Для платформы Microsoft версии Windows XP с пакетом обновлений 2 и SP3 изначально работают с Bluetooth v1.1, v2.0 и v2.0 + EDR. Требуются предыдущие версии драйверов для своих адаптеров Bluetooth, которые напрямую не поддерживались Microsoft. Собственные Bluetooth-ключи Microsoft (поставляемые с их компьютерными устройствами Bluetooth) не требуют драйверов и, следовательно, как минимум Windows XP Service Pack 2. Windows Vista RTM / SP1 с пакетом функций для беспроводной связи или Windows Vista SP2 работают с Bluetooth v2. 1 + EDR. Windows 7 работает с Bluetooth v2.1 + EDR и расширенным ответом на запрос (EIR). Стеки Bluetooth в Windows XP и Windows Vista / Windows 7 изначально следующие профили Bluetooth: PAN, SPP, DUN, HID, HCRP. Стек Windows XP может быть заменен стеком стороннего производителя, который поддерживает больше профилей или более новые версии Bluetooth. Стек Bluetooth Windows Vista / Windows 7 поддерживает дополнительные профили, предоставляемые поставщиком, без необходимости замены стека Microsoft. Обычно рекомендуется установить последнюю версию драйвера от производителя и подключенного с ним стек, чтобы иметь возможность использовать устройство Bluetooth в максимальной степени.
Продукты Apple работают с Bluetooth начиная с Mac OS X v10.2, выпущенной в 2002 году.
Linux имеет два популярных стека Bluetooth, BlueZ и фторид. Стек BlueZ входит в состав сообщества ядер Linux и используется используемый Qualcomm. Фторид, ранее известный как Bluedroid, включен в ОС Android и используется был разработан Broadcom. Также существует стек Affix, это компания Nokia. Когда-то он был популярен, но не обновлялся с 2005 года.
FreeBSD включает Bluetooth с момента выпуска v5.0, реализованный через netgraph.
NetBSD включает Bluetooth с момента выпуска v4. 0 выпуск. Его стек Bluetooth также был портирован на OpenBSD, однако OpenBSD позже удалил его как неподдерживаемый.
DragonFly BSD имеет воспроизведение Bluetooth NetBSD с 1.11 (2008). Реализация на основе netgraph из FreeBSD также доступна в дереве, возможно, отключена до 2014-11-15, и может потребовать дополнительную работу.
Технические характеристики были формализованы Специальная группа по интересам Bluetooth (SIG) официально объявлены 20 мая 1998 года. Сегодня в нее входят более 30 000 компаний по всему миру. Он был основан Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba, а позже к нему присоединились многие другие компании.
Все стандарты Bluetooth версии обратная совместимость. Это позволяет последнему стандарту охватывать все старые версии.
Рабочая группа по основным спецификациям Bluetooth (CSWG) разрабатывает в основном 4 вида спецификаций:
Версии 1.0 и 1.0B имели множество проблем, и производители не могли обеспечить совместимость своих продуктов. Версии 1.0 и 1.0B также включали обязательную передачу адреса устройства Bluetooth (BD_ADDR) в процесс подключения (делающий невозможным анонимность)
Основные улучшения включают:
Эта версия этой версии специфик ации Bluetooth была выпущена до 2005 года. Основное отличие - это введение повышенной скорости передачи данных (EDR) для более быстрой передачи данных. Скорость передачи данных EDR составляет 3 Мбит / с, хотя максимальная скорость передачи данных (с учетом времени между пакетами и подтверждений) составляет 2,1 Мбит / с. EDR использует комбинацию GFSK и фазовой манипуляции модуляции (PSK) с двумя вариантами: π / 4- DQPSK и 8- DPSK. EDR может обеспечить более низкое энергопотребление за сокращенного рабочего цикла.
. Спецификация опубликована как Bluetooth v2.0 + EDR, что подразумевает, что EDR является дополнительной функцией. Помимо EDR, спецификация v2.0 содержит другие незначительные улучшения, и продукты могут заявлять о соответствии «Bluetooth v2.0» без поддержки более высокой скорости передачи данных. По крайней мере, на одном коммерческом устройстве указано «Bluetooth v2.0 без EDR» в его технических данных.
Основные характеристики Bluetooth версии 2.1 + EDR были приняты Bluetooth SIG 26 июля 2007 г.
Главной особенностью версии 2.1 является простое безопасное соединение (SSP): это улучшает взаимодействие устройств Bluetooth, одновременно повышая эффективность использования и безопасность.
Версия 2.1 позволяет добавить другие улучшения, включая расширенный ответ на запрос (EIR), который предоставляет больше информации во время процедуры запроса, чтобы обеспечить лучшую фильтрацию устройств перед подключением; и снижение рейтинга, что снижает энергопотребление в режиме низкого энергопотребления.
Версия 3.0 + HS согласно спецификации Bluetooth была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года. Bluetooth v3.0 + HS обеспечивает теоретическую скорость передачи данных до 24 Мбит / с, но не по самому каналу Bluetooth. Вместо этого канала Bluetooth используется для соединения и безопасного соединения, трафик с высокой скоростью передачи данных передается по распространенному каналу 802.11.
Основная новая функция является AMP (альтернативный MAC / PHY), добавление 802.11 в качестве высокоскоростного транспорта. Высокоскоростная часть спецификации не является обязательной, и, следовательно, только устройство с логотипом «+ HS» на самом деле высокоскоростной передачи данных через Bluetooth 802.11. Устройство Bluetooth v3.0 без суффикса «+ HS» требуется только для поддержки функций, представленных в указанной версии 3.0 или более ранней версии Дополнения к спецификации 1.
Функция высокой скорости (AMP) Bluetooth v3.0 изначально предназначался для UWB, но WiMedia Alliance, ответственный за разновидность UWB, предназначенного для Bluetooth, объявил в марте 2009 г., что он распускается, и в итоге UWB исключен из Спецификации Core v3.0.
16 марта 2009 г. WiMedia Alliance объявил о заключении соглашений о передаче технологий для спецификаций WiMedia Ultra-Wideband (UWB).. WiMedia передала все текущие и будущие спецификации, в том числе работу над будущими высокоскоростными и оптимизированными реализациями, в группе специальных интересов Bluetooth (SIG), Wireless USB Promoter Group и форум разработчиков USB.. После успешного завершения передачи технологий, маркетинга и связанных административных вопросов WiMedia Alliance прекратил свою деятельность.
В октябре 2009 года Bluetooth Special Interest Group приостановила разработку UWB как части альтернативы. MAC / PHY, решение Bluetooth v3.0 + HS. Небольшое, но значительное количество бывших членов WiMedia не подписали и не подписали необходимые соглашения для передачи IP. Bluetooth SIG сейчас находится в процессе оценки других вариантов для своей долгосрочной дорожной карты.
Bluetooth SIG завершил работу над базовой спецификацией Bluetooth версии 4.0 (называемой Bluetooth Smart) и был принят 30 июня 2010 года. Он включает в себя протоколы Classic Bluetooth, Bluetooth High Speed и Bluetooth Low Energy (BLE). Высокая скорость Bluetooth основана на Wi-Fi, а классический Bluetooth состоит из устаревших протоколов Bluetooth.
Bluetooth Low Energy, ранее известный как Wibree, представляет собой подмножество Bluetooth v4.0 с совершенно новым стеком протоколов для быстрого создания простых соединений. В качестве альтернативы стандартным протоколам Bluetooth, которые были представлены в версиях Bluetooth v1.0 - v3.0, он нацелен на приложения с очень низким энергопотреблением, работающие от монетного элемента. Конструкции микросхем допускают два типа реализации: двухрежимные, одномодовые и улучшенные предыдущие версии. От предварительных названий Wibree и Bluetooth ULP (Ultra Low Power) отказались, и некоторое время использовалось название BLE. В конце 2011 года были представлены новые логотипы «Bluetooth Smart Ready» для хостов и «Bluetooth Smart» для датчиков в качестве общедоступного лица BLE.
По сравнению с классическим Bluetooth, Bluetooth Low Energy способствует снижению энергопотребления и стоимости при сохранении Аналогичной дальности связи. С точки зрения увеличения срока службы батареи устройств Bluetooth, BLE представляет собой значительный прогресс.
Одномодовые микросхемы с уменьшенной стоимостью, обеспечивающие высокую степень интеграции и компактность устройств, обеспечивающую сверх- работу в режиме ожидания с низким энергопотреблением, простое устройство и надежную передачу данных между точками с улучшенными энергосберегающими и безопасными зашифрованными данными соединениями при минимально возможной затратах.
Общие улучшения в версии 4.0 включают изменения, необходимые для облегчения режима BLE, а также службы общего профиля атрибутов (GATT) и диспетчера безопасности (SM) с шифрованием AES.
Дополнение 2 к основным спецификациям было обнародовано в декабре 2011 года; он содержит улучшения интерфейса хост-контроллера и уровня адаптации высокоскоростного протокола (802.11).
Дополнение 3 к основной спецификации, версия 2 принята 24 июля 2012 года.
Дополнение 4 к основной указанной вступило в силу 12 февраля 2013 года.
Bluetooth SIG объявил об официальном принятии спецификации Bluetooth v4.1 4 декабря 2013 года. Эта спецификация представляет собой инкрементное программное обеспечение для спецификации Bluetooth v4.0, а не обновление оборудования. Обновление включает дополнения к спецификации Bluetooth (CSA 1, 2, 3 и 4) и улучшающие удобство использования для потребителей. Это усиленная поддержка сосуществования для LTE, скорость массового обмена данными и помощь разработчикам в инновациях, позволяя устройствам поддерживать несколько ролей одновременно.
Новые функции в этой спецификации включают:
Обратите внимание, что некоторые функции уже доступны в дополнении к спецификации (CSA) до выпуска v4.1.
Выпущенный 2 декабря 2014 года, он представляет функции для Интернета вещей.
. Основные области улучшения:
Старое оборудование Bluetooth может получить функции 4.2, такие как увеличение длины пакета данных и повышенную конфиденциальность с помощью обновлений прошивки.
Bluetooth SIG выпустила Bluetooth 5 6 декабря 2016 года. Его новые функции в основном связаны с новой технологией Интернета вещей. Sony первой объявила о поддержке Bluetooth 5.0 в своем Xperia XZ Premium в феврале 2017 года во время Mobile World Congress 2017. Samsung Galaxy S8 был выпущен с поддержкой Bluetooth 5 в апреле 2017 года. В сентябре 2017 года были выпущены модели iPhone 8, 8 Plus и iPhone X с поддержкой Bluetooth 5. Apple также интегрировала Bluetooth 5 в свое новое предложение HomePod, выпущенное 9 февраля 2018 года. Маркетинг снижает количество баллов; так что это просто «Bluetooth 5» (в отличие от Bluetooth 4.0). Это изменение сделано для того, чтобы «упростить наш маркетинг, более эффективно продемонстрировать преимущества пользователям и упростить оповещение рынка о важных технологических обновлениях».
Bluetooth 5 обеспечивает для BLE, варианты, которые могут удвоить скорость (пакетная передача 2 Мбит / с) за счет диапазона или до четырехкратного увеличения диапазона за счет скорости передачи данных. Увеличение количества передач может быть важно для устройств Интернет вещей. Bluetooth 5 соединяет функциональные возможности без учета местоположения, как навигация по Bluetooth с низким энергопотреблением.
Основные области улучшения:
Функции, добавленные в CSA5 - Интегрировано в v5.0:
В этой указанной версии были удалены следующие функции:
Bluetooth SIG представил Bluetooth 5.1 от 21 января 2019 года.
Основные области улучшения:
Функции, добавленные в Дополнение к основной спецификации (CSA) 6 - Интегрировано в v5.1:
Следующие функции были удалены в этой версии спецификации:
31 декабря 2019 года Bluetooth SIG опубликовала Bluetooth Core Версия спецификации 5.2. В новой спецификации добавлены новые функции:
Стремясь расширить совместимость устройств Bluetooth, которые соответствуют стандарту, используют интерфейс, называемый HCI (интерфейс хост-контроллера) между хост-устройством (например, ноутбук, телефон) и устройство Bluetooth (например,, беспроводная гарнитура Bluetooth).
Протоколы высокого уровня, такие как SDP (протокол, использующий для поиска других устройств Bluetooth в пределах диапазона связи, также отвечающий за обнаружение функций устройств в диапазоне действия), RFCOMM (протокол, используемый для имитации соединений через последовательный порт) и TCS (протокол управления телефонией) взаимодействует с контроллером основной полосы частот через протокол L2CAP (протокол управления логическим каналом и адаптации). Протокол L2CAP отвечает за сегментацию и повторную сборку пакетов.
Аппаратное обеспечение, составляющее устройство Bluetooth, логически состоящее из двух частей; которые могут быть или не быть физически отдельными. Радиоустройство, отвечающее за модуляцию и передачу сигнала; и цифровой контроллер. Цифровой контроллер, скорее всего, является ЦП, одной из функций которого является запуском Link Controller; и взаимодействует с хост-соглашением; но некоторые функции могут быть делегированы по аппаратному обеспечению. Контроллер канала отвечает за обработку основной полосы частот и управление протоколами ARQ и FEC физического уровня. Кроме того, он функции передачи (как асинхронные, так и синхронные), кодирование звука (например, SBC (кодек) ) и шифрование данных. ЦП устройства обеспечивает выполнение инструкций, связанных с Bluetooth на главном устройстве, с помощью упрощения его работы. Для этого центральный процессор запускает программное обеспечение под названием Link Manager, которое имеет функцию связи с другими устройствами по протоколу LMP.
Устройство Bluetooth - это короткодействующее беспроводное устройство. Устройства Bluetooth изготовлены на микросхемах RF CMOS интегральных схем (RF circuit ).
Стек протоколов Bluetooth Bluetooth определяет как архитектура протокола уровня, состоящая из основных протоколов, протоколов кабеля замены, протоколов управления телефонией и протоколов. Обязательными протоколами для всех стеков Bluetooth являются LMP, L2CAP и SDP. Кроме того устройства, которые связываются с Bluetooth, можно использовать следующие протоколы: HCI и RFCOMM.
Link Manager (LM) - это система, которая управляет установлением связи между устройствами. Он отвечает за установление, аутентификацию и настройку ссылки. Link Manager находит других менеджеров и связывается с ними через протокол управления LMP-каналом. Для выполнения своей функции в качестве поставщика услуг LM использует услуги, включенные в Link Controller (LC). Протокол диспетчера каналов в основном состоит из нескольких PDU (протокольных блоков данных), которые отправляются от одного устройства к другому. Ниже представлен список поддерживаемых сервисов:
Интерфейс хост-контроллера предоставляет командный интерфейс для контроллера и диспетчера ссылок, который позволяет получить доступ к регистрам состояния оборудования и управления. Этот интерфейс обеспечивает уровень доступа для всех устройств Bluetooth. Уровень HCI машины обменивается командой и данными с прошивкой HCI присутствующей в устройстве Bluetooth. Одна из важных задач HCI, которую необходимо выполнить, - это автоматическое обнаружение других устройств Bluetooth, находящееся в пределах радиуса действия.
Протокол управления и адаптации логического канала (L2CAP) используется для мультиплексирования нескольких логических соединений между устройствами с использованием различных протоколов более высокого уровня. Обеспечивает сегментацию и повторную сборку эфирных пакетов.
В базовом режиме L2CAP предоставляет пакеты с настраиваемой полезной нагрузкой до 64 кБ, с 672 байтами в значениях по умолчанию MTU и 48 байтов в минимального обязательного поддерживаемого MTU.
В режимах повторной передачи и управления потоком L2CAP может быть настроен либо для изохронных данных, либо для надежных данных для каждого пути выполнения повторных передач и проверок CRC.
Приложение 1 к описанию Bluetooth относится к описанию два режима L2CAP. Эти режимы фактически не рекомендуют исходные режимы повторной передачи и управления потоком:
Надежность в любом из этих режимов необязательно и / или обеспечивается радиоинтерфейсом Bluetooth BDR / EDR нижнего уровня путем настройки количества повторных передач и тайм-аута сброса (время, по истечении которого происходит сброс радиостанции. Пакетов). Последовательность по порядку гарантируется нижним уровнем.
Только каналы L2CAP, настроенные в ERTM или SM, могут работать через логические каналы AMP.
Протокол обнаружения услуг (SDP) позволяет обнаруживать услуги, предлагаемые другие устройства, и связанные с ними параметры. Например, когда вы используете телефон с гарнитурой Bluetooth, телефон использует SDP, чтобы определить, какие или Bluetooth может использовать гарнитура (профиль гарнитуры, профиль громкой связи (HFP), расширенное распространение звука Профиль (A2DP)) и т. Д.) Настройка мультиплексора протоколов, необходимые для подключения телефона к гарнитуре с использованием каждого из них. Служба идентифицируется с помощью универсального уникального идентификатора (UUID), официальными службами (профилями Bluetooth) назначается краткая форма UUID (16 бит, а не полные 128).
Радиочастотная связь (RFCOMM) - это протокол замены кабеля, используемый для генерации виртуального последовательного потока данных. RFCOMM обеспечивает передачу двоичных данных и эмулирующий управляющие сигналы EIA-232 (ранее RS-232) на уровне основной полосы частот Bluetooth, то есть это эмуляция последовательного порта.
RFCOMM предоставляет пользователю простой и надежный поток данных, аналогичный TCP. Он используется непосредственно в качестве носителя для AT-команд, в качестве носителя для AT-команд, а также в качестве транспортного уровня для OBEX через Bluetooth.
Многие приложения Bluetooth используют RFCOMM из-за его широкой поддержки и общедоступного API в операционных системах. Кроме того, использовались последовательные порт для связи, которые были быстро перенесены на использование RFCOMM.
Протокол сетевой инкапсуляции Bluetooth (BNEP) используется для передачи данных другого стека протоколов через канал L2CAP. Его основная цель - передача IP-пакетов в профиле персональной сети. BNEP выполняет функцию аналогичную SNAP в локальной сети.
Транспортный протокол управления аудио / видео (AVCTP) используется профилем удаленного управления для передачи команд AV / C по каналу L2CAP. Кнопки управления музыкой на стереогарнитуре используйте этот протокол для управления музыкальным плеером.
Транспортный протокол распространения аудио / видео (AVDTP) используется профилем расширенного распространения звука (A2DP ) для потоковой передачи музыки в стерео гарнитуры по каналу L2CAP, предназначенные для профиля распределения видео при передаче по Bluetooth.
Протокол управления телефонией - двоичный (TCS BIN) - это битовый протокол, который определяет сигнализацию управления вызовом для голосовых вызовов и вызовов данных между устройствами Bluetooth. Кроме того, «TCS BIN определяет процедуры управления мобильностью для работы с группами устройств Bluetooth TCS».
TCS-BIN используется только профилем беспроводной телефонии, который не смог привлечь разработчиков. Как таковой он представляет только исторический интерес.
Принятые протоколы решенных задач, занимающие разработкой стандартов, включенные в стек протоколов Bluetooth, что позволяет кодировать Bluetooth протоколы только при необходимости. Принятые протоколы включают:
В зависимости от типа пакета ошибок отдельные пакеты могут быть защищены с помощью исправления, либо 1/3 скорости ошибки пересылки коррекции (FEC) или 2/3 скорости. Кроме того, пакеты с CRC будут повторно передаваться до тех пор, пока не будут подтверждены автоматическим запросом на повторение (ARQ).
Любое устройство Bluetooth в режиме обнаружения передает другую информацию по запросу:
Любое устройство может выполнять запрос, чтобы найти другие устройства для подключения, и любое устройство может быть настроено для ответа на такие запросы. Однако, если устройство, пытающееся подключиться, знает адрес устройства, оно всегда отвечает на запросы прямого подключения и передает информацию, показанную в списке выше, если требуется. Для использования устройства может потребоваться сопряжение или использование его владельцем, но оно не выйдет за пределы диапазона. Некоторые устройства могут быть подключены только к одному устройству, и они не позволяют подключаться к другим устройствам и отображать их в запросах до тех пор, пока они не отключены от другого устройства.
Каждое устройство имеет уникальный 48-битный адрес. Однако в запросах эти адреса обычно не отображаются. Вместо этого используются понятные имена Bluetooth, которые могут быть установлены пользователем. Это имя появляется, когда другой пользователь ищет устройства и в списках сопряженных устройств.
Большинство сотовых телефонов имеют имя Bluetooth, установленное по умолчанию для производителя и модели телефона. Большинство сотовых телефонов и ноутбуков показывают только имена Bluetooth, и для получения дополнительной информации об удаленных устройствах требуются специальные программы. Это может сбивать с толку, поскольку, например, в диапазоне может находиться несколько сотовых телефонов с именем T610 (см. Bluejacking ).
Многие услуги, предлагаемые через Bluetooth, могут раскрывать личные данные или позволять подключающейся стороне управлять устройством Bluetooth. Из соображений безопасности необходимо распознавать определенные устройства и, таким образом, контролировать, какие устройства могут подключаться к данному устройству Bluetooth. В то же время для устройств Bluetooth полезно иметь возможность устанавливать соединение без вмешательства пользователя (например, как только в зоне действия).
Для разрешения этого конфликта Bluetooth использует процесс, называемый связыванием, и связь создается посредством процесса, называемого спариванием. Процесс сопряжения запускается либо конкретным запросом пользователя на создание связи (например, пользователь явно запрашивает «Добавить устройство Bluetooth»), либо он запускается автоматически при подключении к службе, где (впервые) идентификация устройства требуется в целях безопасности. Эти два случая называются специализированным соединением и общим соединением соответственно.
Сопряжение часто требует определенного уровня взаимодействия с пользователем. Это взаимодействие с пользователем подтверждает идентичность устройств. После успешного завершения сопряжения между двумя устройствами образуется связь, позволяющая этим двум устройствам подключаться друг к другу в будущем без повторения процесса сопряжения для подтверждения личности устройства. При желании пользователь может удалить взаимосвязь.
Во время спаривания два устройства устанавливают взаимосвязь, создавая общий секрет, известный как ключ связи. Если оба устройства хранят один и тот же ключ связи, они считаются парными или связанными. Устройство, которое хочет связываться только с подключенным устройством, может криптографически аутентифицировать идентичность другого устройства, гарантируя, что это то же устройство, с которым оно было ранее сопряжено. После создания ключа связи аутентифицированная ссылка без асинхронного соединения (ACL) между устройствами может быть зашифрована для защиты передаваемых данных от перехвата. Пользователи могут удалять ключи связи с любого устройства, что устраняет связь между устройствами, поэтому одно устройство может иметь сохраненный ключ связи для устройства, с которым оно больше не сопряжено.
Службы Bluetooth обычно требуют либо шифрования, либо аутентификации и поэтому требуют сопряжения, прежде чем они позволят удаленному устройству подключиться. Некоторые службы, например профиль Object Push, не требуют явной аутентификации или шифрования, чтобы соединение не мешало работе пользователя, связанной с вариантами использования службы.
Механизмы сопряжения значительно изменились с введением Secure Simple Pairing в Bluetooth v2.1. Ниже приводится краткое описание механизмов сопряжения:
SSP считается простым по следующим причинам:
До Bluetooth v2.1 шифрование не требовалось, и его можно было отключить в любой момент. Более того, ключ шифрования действует примерно 23,5 часа; использование одного ключа шифрования дольше этого времени позволяет простым атакам XOR получить ключ шифрования.
Bluetooth v2.1 решает эту проблему следующими способами:
Ключи связи могут храниться в файловой системе устройства, а не на самом чипе Bluetooth. Многие производители микросхем Bluetooth позволяют хранить ключи связи на устройстве, однако, если устройство съемное, это означает, что ключ связи перемещается вместе с устройством.
Bluetooth реализует конфиденциальность, аутентификацию и ключ на основе пользовательских алгоритмов на основе на блочном шифре SAFER+ . Генерация ключа Bluetooth обычно основана на PIN-коде Bluetooth, который необходимо ввести на обоих устройствах. Эта процедура может быть изменена, если одно из устройств имеет фиксированный PIN-код (например, для гарнитур или аналогичных устройств с ограниченным пользовательским интерфейсом). Во время сопряжения генерируется ключ инициализации или мастер-ключ с использованием алгоритма E22. Потоковый шифр E0 используется для шифрования пакетов, предоставления конфиденциальности и основан на общем криптографическом секрете, а именно на ранее сгенерированном ключе связи или главном ключе. Эти ключи, используемые для последующего шифрования данных, отправляемых через радиоинтерфейс, зависят от PIN-кода Bluetooth, который был введен в одно или оба устройства.
Обзор эксплойтов уязвимостей Bluetooth был опубликован в 2007 году Андреасом Беккером.
В сентябре 2008 года Национальный институт стандартов и технологий (NIST) опубликовал Руководство по Bluetooth Security как справочник для организаций. В нем описаны возможности безопасности Bluetooth и способы эффективной защиты технологий Bluetooth. Хотя у Bluetooth есть свои преимущества, он подвержен атакам типа «отказ в обслуживании», перехвату, атакам «злоумышленник посередине», модификации сообщений и незаконному присвоению ресурсов. Пользователи и организации должны оценить свой приемлемый уровень риска и включить безопасность в жизненный цикл устройств Bluetooth. Чтобы помочь снизить риски, в документ NIST включены контрольные списки безопасности с руководящими принципами и рекомендациями по созданию и поддержанию безопасных пикосетей Bluetooth, гарнитур и считывателей смарт-карт.
Bluetooth v2.1 - завершен в 2007 году с потребительскими устройствами в первую очередь появившаяся в 2009 году - вносит значительные изменения в безопасность Bluetooth, включая сопряжение. Дополнительные сведения об этих изменениях см. В разделе механизмы сопряжения.
Bluejacking - это отправка изображения или сообщения от одного пользователя ничего не подозревающему пользователю через беспроводную технологию Bluetooth. Обычные приложения включают короткие сообщения, например, "Вас только что взяли!" Bluejacking не подразумевает удаление или изменение каких-либо данных с устройства. Bluejacking также может включать в себя получение контроля над мобильным устройством по беспроводной сети и звонок по линии с повышенным тарифом, принадлежащей bluejacker. Достижения в области безопасности решили эту проблему.
В 2001 году Якобссон и Ветцель из Bell Laboratories обнаружили недостатки в протоколе сопряжения Bluetooth, а также указали на уязвимостям в схеме шифрования. В 2003 году Бен и Адам Лори из A.L. Digital Ltd. обнаружили, что серьезные недостатки в некоторых плохих реализациях безопасности Bluetooth могут привести к раскрытию личных данных. В последующем эксперименте Мартин Херфурт из trifinite.group смог провести полевые испытания на выставке CeBIT, продемонстрировав важность проблемы для всего мира. В этом эксперименте использовалась новая атака BlueBug. В 2004 году первый якобы вирус, использующий Bluetooth для распространения среди мобильных телефонов, появился на Symbian OS. Вирус был впервые описан Лабораторией Касперского и требует от пользователей подтверждения установки неизвестного программного обеспечения, прежде чем он сможет распространиться. Вирус был написан как экспериментальная группа вирусописателей, известных как «29A», и разослан антивирусным группам. Таким образом, его следует рассматривать как потенциальную (но не реальную) угрозу безопасности технологии Bluetooth или Symbian OS, поскольку вирус никогда не распространялся за пределы этой системы. В августе 2004 года эксперимент по установлению мирового рекорда (см. Также снайперская охрана Bluetooth ) показал, что радиус действия радиостанций Bluetooth класса 2 можно расширить до 1,78 км (1,11 мили) с помощью направленных антенн и усилителей сигнала. Это представляет собой потенциальную угрозу безопасности, поскольку позволяет злоумышленникам получить доступ к уязвимым устройствам Bluetooth на расстоянии, превышающем ожидания. Злоумышленник также должен иметь возможность получать информацию от жертвы для установки соединения. Никакая атака не может быть осуществлена против устройства Bluetooth, если злоумышленник не знает его адрес Bluetooth и каналы для передачи, хотя это можно сделать в течение нескольких минут, если устройство используется.
В январе 2005 г. обнаружился мобильный червь вредоносного ПО, известный как Lasco. Червь начал атаковать мобильные телефоны, использующие Symbian OS (платформа Series 60 ), используя устройства с поддержкой Bluetooth для репликации и распространения на другие устройства. Червь устанавливается автоматически и запускается, когда мобильный пользователь одобряет передачу файла (Velasco.sis) с другого устройства. После установки червь начинает искать другие Bluetooth-устройства для заражения. Кроме того, червь заражает другие файлы на устройстве, позволяя репликацию на другое устройство с помощью съемных носителей (Secure Digital, CompactFlash и т. Д.). Червь может сделать мобильное устройство нестабильным.
В апреле 2005 года исследователи безопасности Кембриджского университета опубликовали результаты своей фактической реализации пассивных атак на пары на основе PIN-кода между коммерческими устройствами Bluetooth. Они подтвердили, что атаки практически быстрые, а метод установления симметричного ключа Bluetooth уязвим. Чтобы исправить эту уязвимость, они разработали реализацию, которая показала, что более надежное, асимметричное установление ключей возможно для определенных классов устройств, таких как мобильные телефоны.
В июне 2005 года Янив Шакед и Авишай Вул опубликовали документ, описывающий оба пассивные и активные методы получения ПИН-кода для соединения Bluetooth. Пассивная атака позволяет соответствующим образом экипированному злоумышленнику подслушивать сообщения и обманывать, если злоумышленник присутствовал во время первоначального соединения. Активный метод использует специально сконструированное сообщение, которое должно быть вставлено в определенный момент протокола, чтобы заставить ведущее и ведомое устройство воспроизвести сопряжения. После этого можно использовать первый метод для взлома ПИН-кода. Основная слабость этой атаки заключается в том, что она требует, чтобы пользователь атакованных устройств вводил PIN-код во время, когда устройство запрашивает его. Кроме того, эта активная атака, вероятно, требует специального оборудования, которое можно использовать в продаже устройств, Bluetooth не может быть необходимого времени.
В августе 2005 года полиция в Кембриджшире, Англия, напомнила предупреждения о ворах. использование телефонов с поддержкой Bluetooth для других устройств, оставленных в автомобилех. Полиция устройства предлагает убедиться, что любые сетевые соединения деактивированы, если ноутбуки и другие оставлены таким образом.
В апреле 2006 года исследователи из Secure Network и F-Secure опубликовали отчет, в котором предупреждает о большом количестве устройств, оставшихся в видимом состоянии, и опубликованы статистические данные о распространении различных служб Bluetooth и легкости распространения возможного Bluetooth-червя..
В октябре 2006 года на люксембургской конференции по безопасности Hack.lu Кевин Финистер и Тьерри Золлер выступили и выпустили удаленную корневую оболочку через Bluetooth на Mac OS X v10.3.9 и v10.4. Не работает первый взломщик Bluetooth PIN и Linkkeys, основанный на исследовании Wool and Shaked.
В апреле 2017 года исследователи безопасности из Armis представили несколько эксплойтов в программном приложении Bluetooth. на различных платформах, включая Microsoft Windows, Linux, Apple iOS и Google Android. Эти уязвимости вместе называются «BlueBorne ». Эксплойты позволяют злоумышленнику подключаться к устройствам или системам без аутентификации и могут предоставить им «практически полный контроль над устройством». Армис связалась с разработчиками Google, Microsoft, Apple, Samsung и Linux, разрешив им внести исправления в свое программное обеспечение до согласованного объявления об уязвимостях 12 сентября 2017 года.
В июле 2018 года исследователи из Технион - Израильский технологический институт выявил уязвимость безопасности в последних процедурах сопряжения Bluetooth: Secure Simple Pairing и LE Secure Connections.
В августе 2019 года исследователи безопасности из Сингапурского технологического университета и Design, Центр информационной безопасности им. Гельмгольца и Оксфордский университет обнаружили уязвимость в процессе согласования ключей, которая «перебирает согласованные ключи шифрования, расшифровывает перехваченный шифрованный текст и вводит действительные зашифрованные сообщения (в реальном времени)».
Bluetooth использует радиочастотный спектр в диапазоне от 2,402 ГГц до 2,480 ГГц, который является неионизирующим излучением, с полосой пропускания, аналогичной тому, который используется беспроводные и мобильные телефоны. На сегодняшний день не было продемонстрировано никаких конкретных доказательств вреда, даже если беспроводная передача была включена IARC в список возможных канцерогенов. Максимальная выходная мощность радиомодуля Bluetooth составляет 100 мВт для устройств класса 1, 2,5 мВт для класса 2 и 1 мВт для устройств класса 3. Даже максимальная выходная мощность класса 1 ниже, чем у мобильных телефонов с наименьшей мощностью. UMTS и W-CDMA выходная мощность 250 мВт, GSM1800 / 1900 выдает 1000 мВт, а GSM850 / 900 выдает 2000 мВт.
Чемпионат мира по инновациям Bluetooth, маркетинговая инициатива Bluetooth Special Interest Group (SIG), был международным соревнованием, которое стимулировало разработку инноваций для приложений, использующих технологию Bluetooth в спорте., товары для фитнеса и здоровья. Целью конкурса было стимулирование новых рынков.
Чемпионат мира по инновациям Bluetooth превратился в награду Bluetooth Breakthrough Awards в 2013 году. Впоследствии Bluetooth SIG представила премию Imagine Blue Award в 2016 году на выставке Bluetooth World. Программа Bluetooth Breakthrough Awards выделяет самые инновационные продукты и приложения, доступные сегодня, прототипы, которые появятся в ближайшее время, а также проекты под руководством студентов, находящиеся в стадии разработки.
 | Викискладе есть материалы, связанные с Bluetooth. |
