Bluetooth

Príklad Bluetooth zariadení – bezdrôtové slúchadlo

Bluetooth je v informatike proprietárny otvorený štandard pre bezdrôtovú komunikáciu prepájajúci dve alebo viac elektronických zariadení, ako napríklad mobilný telefón, PDA, osobný počítač alebo bezdrôtové slúchadlá. Vytvorený bol v roku 1994 firmou Ericsson ako bezdrôtová náhrada za sériové drôtové rozhranie RS-232.

Jednotlivé zariadenia sú identifikované pomocou svojej adresy BD_ADDR (BlueTooth Device Address) podobne, ako je MAC adresa v sieti Ethernet.

Pôvod názvu a loga

Názov Bluetooth je odvodený z anglického mena dánskeho kráľa Haralda Modrozuba (bluetooth znamená v angličtine "Modrozub") vládnúceho v 10. storočí. Ten využil svoje diplomatické schopnosti na to, aby bojujúce kmene pristúpili k diskusii a ukončili vzájomné rozpory. Práve táto analógia bola využitá pre názov technológie Bluetooth, ktorá, podobne ako kedysi kráľ Harald, slúži na uľahčenie vzájomnej komunikácie. Aj logo pochádza z jeho mena. Skladá sa spojením vikingských znakov Harold a Modrozubý.

Špecifikácie

Technológia Bluetooth je definovaná štandardom IEEE 802.15.1. Spadá do kategórie osobných počítačových sietí, tzv. Personal Area Network (PAN). Vyskytuje sa v niekoľkých verziách, poslednou (marec 2014) je aktuálne verzia 4.0 alebo 4.1, ktorou je vybavená väčšina predávaných zariadení ako sú napr. mobilné telefóny, notebooky, tablety, ale aj televízia.

4. decembra 2013 bola oficiálne uvedená do prevádzky verzia 4.1 s dostupnou aktualizáciou softvéru pre hardvérovú verziu 4.0.

Logo Bluetooth

Zariadenie sa delia podľa výkonnosti nasledujúcim spôsobom:

Class	Maximálny povolený výkon		Dosah (približný)
	mW	dBm
Class 1	100	20	~100 metrov
Class 2	10	4	~10 metrov
Class 3	1	0	~1 meter

Maximálne teoretické prenosové rýchlosti podľa štandardov:

Verzia	Rýchlosť prenosu dát	Maximálna prepustnosť
1.2	1 Mbit/s	0.7 Mbit/s
2.0 + EDR	3 Mbit/s	1.4 Mbit/s
3.0 + HS	24 Mbit/s
4.0	24 Mbit/s

Rádiové rozhranie

Bluetooth pracuje v ISM pásme 2,4 GHz (rovnakom ako u Wi-Fi). Na prenos používa metódy FHSS, keď počas jednej sekundy je vykonaných 1600 skokov (preladení) medzi 79 frekvenciami s odstupom 1 MHz. Tento mechanizmus má zvýšiť odolnosť spojenia voči rušeniu na rovnakej frekvencii. Je definovaných niekoľko výkonových úrovní (1 mW, 10 mW, 100 mW), s ktorými je umožnená komunikácia do vzdialenosti až 100 m. Uvedené hodnoty však platia len vo voľnom priestore. Ak sú medzi komunikujúcimi zariadeniami prekážky (napríklad steny, telo užívateľa), dosah rapídne klesá. Väčšinou však nedochádza k skokovej strate spojenia, ale postupne sa zvyšuje počet chybne prenesených paketov.

Vyššie sieťové vrstvy

Prenosová rýchlosť sa pohybuje okolo 720 kbit/s (90 KiB/s) a je možné vytvoriť dátový spoj symetrický prípadne asymetrický, keď prenosová rýchlosť pri príjme (downlink) je vyššia ako pri odosielaní (uplink).

Bluetooth podporuje ako dvojbodovú, tak mnohobodovú komunikáciu. Ak je viac staníc prepojených do ad-hoc siete (tzv. piconet), pôsobí jedna rádiová stanica ako riadiaci (master) a môže simultánne obslúžiť až 7 podriadených (slave) zariadení. Všetky zariadenia v pikosieti sa synchronizujú s taktom riadiacej stanice a so spôsobom preskakovania medzi frekvenciami. Špecifikácia dovoľuje simultánne použiť až 10 pikosietí na ploche s priemerom 10 metrov a tieto pikosiete ďalej združovať do tzv. "scatternets" čiže "rozprestrených" sietí.

Bluetooth a Wi-Fi

Implementačne je pri Wi-Fi s Bluetooth podobný tzv. ad-hoc spôsob komunikácie. Wi-Fi pracuje na linkovej vrstve sieťového modelu ISO/OSI, nestará sa o typ prenášaného protokolu. Naproti tomu Bluetooth rieši sám o sebe vyššie, až aplikačné vrstvy sieťového modelu. Z toho vyplýva, že pre každý typ pripojiteľného zariadenia musí mať Bluetooth definovaný špeciálny protokol, pomocou ktorého s ním bude komunikovať. Tento spôsob komplikuje vývoj softvérovej podpory Bluetooth (t. j. ovládač zariadenia), ale aj kompatibilitu jednotlivých implementácií, ktoré môžu obsahovať chyby, ktoré spôsobia nefunkčnosť komunikácie. Na druhej strane však zjednodušujú vývoj software, ktorý dané zariadenie používa a konfiguráciu jednotlivých zariadení, ktoré majú byť prepojené.

Zariadenie Bluetooth

Bluetooth je integrovaný v mnohých mobilných aj nemobilných zariadeniach, ako sú mobilné telefóny (Android, iOS aj Windows Phone), hracie konzoly, slúchadlá a reproduktory, Internet of things a ďalšie. Technológia sa používa pre prenos informácií medzi dvoma alebo viacerými zariadeniami, ktoré sú blízko seba. Bluetooth sa bežne používa v mobilných telefónoch často spojených s náhlavnou súpravou alebo v prenose dát medzi telefónom a počítačom. Protokoly Bluetooth uľahčujú rozpoznanie a nastavenie služieb medzi jednotlivými zariadeniami. Zariadenia Bluetooth môžu využiť všetky služby, ktoré poskytujú.

Požiadavky počítača

Osobný počítač, ktorý nemá vstavaný Bluetooth, môže použiť externý adaptér Bluetooth, ktorý umožní počítaču komunikovať s ostatnými zariadeniami Bluetooth, napríklad mobilné telefóny, počítačovej myši, klávesnice. Zatiaľ čo niektoré stolné počítače a najnovšie notebooky majú vstavaný prijímač Bluetooth, ostatné zariadenia budú vyžadovať externý prijímač v podobe hardvérového zariadenia. Na rozdiel od svojho predchodcu IrDA, ktorý vyžaduje pre komunikáciu s každým zariadením jeden vyhradený adaptér, Bluetooth umožňuje komunikovať s počítačom niekoľkým zariadeniam zároveň cez jeden zdieľaný adaptér.

Podpora operačných systémov

Apple podporuje Bluetooth od Mac OS X v10.2, ktorý bol uvoľnený v roku 2002. Pre Windows XP je pre SP2 a novšie podporovaný Bluetooth 1.1, 2.0 a 2.0 + EDR (predchádzajúce verzie vyžadovali od užívateľa inštaláciu ovládačov, ktoré neboli priamo podporované spoločnosťou Microsoft). Windows Vista s Feature Pack pre bezdrôtové siete alebo Windows Vista SP2 podporujú Bluetooth 2.1 + EDR. Windows 7 podporuje Bluetooth 2.1 + EDR a rozšírenú kontrolu EIR. Spomínané verzie Windows natívne podporujú tieto profily: PAN, SPP, DUN, HID, HCRP. Využiť možno tiež implementácia Bluetooth od tretích strán, ktoré môžu podporovať novšie verzie Bluetooth alebo ďalšie profily. Pre Linux existujú dve implementácie: Bluez a affix. Bluez je súčasťou väčšiny linuxových jadier a bol pôvodne vyvinutý spoločnosťou Qualcomm. Affix bol vyvinutý firmou Nokia. Systém FreeBSD ponúka podporu Bluetooth od verzie 5.0. NetBSD podporuje Bluetooth od verzie 4.0, implementácie bola portovaná tiež na OpenBSD.

Požiadavky mobilného telefónu

Mobilný telefón je schopný sa spárovať s mnohými zariadeniami. Aby bola zaistená čo najširšia podpora funkcií spolu so staršími zariadeniami, Open Mobile Terminal Platform (OMTP) fórum vydalo odporúčací dokument s názvom "Bluetooth Local Connectivity".

Špecifikácie a funkcie

Špecifikácia Bluetooth bola vyvinutá v roku 1994 Jaapom Haartsenem a Svenom Mattissonem, ktorí pracovali pre Ericsson vo Švédskom Lunde. Špecifikácia je založená na preskakovaní niekoľkých frekvencií FHSS. Špecifikácie boli sformalizované podľa Bluetooth Special Interest Group (SIG). SIG bol oficiálne predstavený 20. mája 1998. Dnes má členstvo viac ako 13 000 spoločností po celom svete. Založené bolo spoločnosťami Ericsson, IBM, Intel, Toshiba a Nokia a neskôr sa pridalo mnoho ďalších spoločností.

Bluetooth v1.0 a v1.b

Verzia 1.0 a 1.0b mala veľa kazov a výrobcovia mali problémy, aby ich výrobky boli interoperabilné. Verzia 1.0 a 1.0b obsahovala aj povinné hardvérové adresy Bluetooth zariadenia (BD_ADDR) v pripojenom procese (interpretácia anonymity nie je možná na úrovni protokolu), ktorý bol hlavnou prekážkou pre niektoré služby, plánované na použitie v Bluetooth.

Bluetooth v1.1

• V roku 2002 schválený ako IEEE Standard 802.15.1
• Opravil veľa chýb z verzie 1.0b, boli stanovené špecifikácie.
• Pridaná podpora pre nešifrované kanály.
• Indikátor sily signálu (RSSI).

Bluetooth v1.2

Spätne kompatibilný s 1.1, k hlavným vylepšeniam patrí:

• Rýchlejšie pripojenie a vyhľadávanie zariadení
• Preskakovanie frekvencií (AFH), ktoré zlepšuje odolnosť voči rádiovému rušeniu a zabraňuje vzniku preplnených frekvencií.
• Vyššie prenosové rýchlosti než v1.1 až do 721 kbit/s
• Rozšírené synchrónne pripojenie (ESCO), ktoré zlepšuje kvalitu hlasu. Tým umožňuje prenosy poškodených súborov a môže byť zvolená zvýšená zvuková latencia, ktorá zaistí lepšiu podporu súbežného prenosu dát.
• Štandardizované rozhranie medzi hostiteľom a radičom (HCI), podpora pre trojlinkové USART rozhrania.
• V roku 2005 schválený ako IEEE Standard 802.15.1
• Predstavené riadenie toku dát a prenosový režim L2CAP.

Bluetooth v2.1 + EDR

Bluetooth Core špecifikácia verzie 2.1 + EDR je plne spätne kompatibilná s 1.2 a bola prijatá združením Bluetooth SIG 26. júla 2007. Hlavným rysom v2.1 je jednoduché bezpečné párovanie (SSP), čo zlepšuje spárovanie zariadení a zároveň používanie zvýšenej bezpečnosti. Podrobnejšie informácie o párovaní nižšie. Verzia 2.1 umožňuje rôzne ďalšie vylepšenia, obsahuje napr: rozšírené informácie EIR, ktoré poskytuje viac informácií v priebehu vyhľadávania. To umožňuje lepšie triedenie zariadení pred pripojením, čo znižuje spotrebu energie v režime nízkej energie.

Bluetooth v3.0 + HS

Špecifikácia verzie 3.0 + HS Bluetooth Core bola prijatá Bluetooth SIG 21. apríla 2009. Bluetooth 3.0 + HS podporuje teoretickú rýchlosť prenosu dát až 24 Mbit/s aj keď nie cez samotné prepojenie Bluetooth. Namiesto toho je Bluetooth použitý pre nadviazanie spojenia a vysokorýchlostný prenos sa uskutočňuje cez súbežné spojenie 802.11 známe ako Wi-Fi. Novinkou je AMP (Alternate MAC/PHY) ako vysokorýchlostný prenos dát. Pre AMP sa očakávajú dve nové technológie: 802.11 a UWB, ale pre UWB chýbajú špecifikácie. Vysokorýchlostný prenos nie je povinnou súčasťou špecifikácie, a teda len Bluetooth zariadenia s "+ HS" budú skutočne podporovať vysokorýchlostný prenos dát Bluetooth cez Wi-Fi. Zariadenie Bluetooth 3.0 bez prípony HS nebudú podporovať vysokorýchlostný prenos, ale stačí mať podporu UCD (unicast Connectionless Data).

Alternatívna vrstva MAC PHY: Prenos dát technológiou Bluetooth umožňuje použitie alternatívnej vrstvy MAC a PHY. Technológia Bluetooth je stále používaná pre vyhľadávanie zariadení, počiatočné pripojenie a nastavenie konfigurácie. Pre posielanie veľkého množstva dát je použitá vysokorýchlostná alternatíva MAC PHY 802.11 (typicky spojená s Wi-Fi). Znamená to, že osvedčené pripojenie Bluetooth modelu s nízkym výkonom je použité pri nečinnosti systému a pri odosielaní veľkého množstva dát je použité rýchlejšie pripojenie.

Jednosmerné vysielanie dát: Služba povoľuje odosielanie dát bez zriadenia explicitného L2CAP kanála. Určený je pre aplikácie vyžadujúce krátku odozvu medzi akciou, ktorú vykoná používateľ a pripojením alebo prenosom dát. Vhodné iba na prenos malého objemu dát.

Bluetooth v4.0

Špecifikácia Bluetooth verzie 4.0 bola vydaná v júli 2010. Nová verzia 4.0 prináša oproti vrzii 3.0 najmä zníženú energetickú náročnosť, vhodnú pre zariadenia, nepotrebujúce vysoké dátové toky.

Očakáva sa, že verziu 4.0 budú využívať napríklad handsfree súpravy, ktorým sa tak môže výrazne zvýšiť životnosť na jedno nabitie batérie. Pri prenose väčších súborov (foto, audio, video súbory) sa využije verzia 3.0, ktorá v spojení s Wi-Fi modulom ponúka rýchly prenos dát.

Technické informácie

Bluetooth protokol

Bluetooth je definovaný ako vrstva, ktorú tvorí niekoľko základných protokolov. Náhrádza káblový protokol, telefónny kontrolný protokol a adoptované protokoly. Pre Bluetooth sú povinné protokoly LMP, L2CAP a SDP. Okrem toho sú všeobecne podporované protokoly HCI a RFCOMM.

LMP

Používa sa pre riadenie rádiového spojenia medzi dvoma zariadeniami a realizuje sa na radiči.

L2CAP

Používa sa pre multiplexové logické spojenie medzi dvoma zariadeniami pomocou rôznych protokolov vyššej úrovne. Poskytuje segmentáciu a on-air pakety. V základnom režime L2CAP majú pakety minimálne MTU 48 bajtov, predvolená hodnota je 672 bajtov a maximálna až 64KiB. Spoľahlivosť L2CAP režimu je daná opakovaným prenosom jedným kanálom a CRC kontrolou.

Do špecifikácia jadra Bluetooth boli dodatočne pridané ďalšie dva L2CAP režimy:

• Režim opakovaného prenosu (ERTM): Tento režim je vylepšenou verziou pôvodného režimu, ktorý zabezpečuje spoľahlivosť L2CAP kanála.
• Režim dátového toku (SM): Ide o veľmi jednoduchý spôsob, bez prenosu alebo riadenia toku dát. Tento režim poskytuje nespoľahlivý L2CAP kanál.

Spoľahlivosť v každom z týchto režimov je voliteľná alebo dodatočne zaručená nižšou vrstvou Bluetooth BDR / EDR rozhraním a to podľa konfigurácie, počtu opakovaných prenosov a vypršaní času (doba, počas ktorej budú vyprázdnené pakety). Iba L2CAP kanál nakonfigurovaný v ERTM alebo SM režime môže byť prepojený na logickú AMP.

SDP

Service Discovery Protocol (SDP) umožňuje jednému zariadeniu nachádzať služby podporované ďalšími zariadeniami, a ich pridružené parametre. Napríklad pri spojení mobilného telefónu s náhlavnou súpravou Bluetooth, bude SDP použité pre určenie toho, ktoré Bluetooth profily sú podporované náhlavnou súpravou (hands free profil, A2DP, atď.) a multiplexové nastavenie protokolu potrebného pre pripojenie ku každému z nich. Každá služba je identifikovaná (UUID), oficiálna služba Bluetooth profilov pridelí krátku formu UUID (16 bitov namiesto 128).

HCI

Štandardné komunikácie medzi hostiteľom (napr. PC alebo OS mobilného telefónu) a radičom (Bluetooth IC). Tento štandard umožňuje prijímajúcemu protokolu alebo radiči IC byť vymenený s minimálnou úpravou. Existuje niekoľko HCI noriem transportnej vrstvy, z ktorých každá používa iné hardvérové rozhranie pre prenos rovnakého príkazu, udalosti alebo dátového paketu. Najčastejšie používané sú USB (v PC) a USART (do mobilných telefónov a PDA). V Bluetooth zariadenie s jednoduchou funkciou (napr. slúchadlá), hostiteľský protokol a radič môžu byť realizované na rovnakom mikroprocesora. V tomto prípade HCI je nepovinné, ale často je implementované ako vnútorné softvérové rozhranie.

RFCOMM

Rádiofrekvenčná komunikácie (RFCOMM) je náhrada káblového protokolu, ktorý slúži na vytvorenie virtuálneho sériového dátového toku. RFCOMM poskytuje binárny prenos dát a emuluje EIA-232 (predtým RS-232) riadiace signály vo vrstve Bluetooth pásma. RFCOMM ponúka jednoduchý spoľahlivý dátový prúd k užívateľovi, podobne ako TCP protokol. Používa sa na mnohých telefónnych profiloch ako nosič pre AT príkazy, rovnako ako transportná vrstva pre OBEX cez Bluetooth. Mnoho aplikácií používa Bluetooth RFCOMM pre jeho širokú podporu a verejne dostupné API na väčšine operačných systémoch. Okrem toho môžu aplikácie, ktoré používajú sériový port pre komunikáciu, použiť aj RFCOMM.

BNEP

BNEP sa používa pre prenos dát iným protokolom cez kanál L2CAP. Jeho hlavným účelom je prenos IP paketov v sieti PAN. BNEP plní podobnú funkciu SNAP v bezdrôtovej siete LAN.

AVCTP

Používa diaľkovo ovládaný profil pre prenos audio / video komunikačných príkazov cez kanál L2CAP. Tlačidlo pre ovládanie hudby na stereo headsetu používa tento protokol na ovládanie hudobného prehrávača.

AVDTP

Používa rozšírený audio prenosový profil na prenos hudby do stereo slúchadiel s mikrofónom cez kanál L2CAP. Je tiež určený na distribúciu video profilu v Bluetooth prenosu.

Telefónny kontrolný protokol

Telefónny kontrolný binárny protokol (TCS BIN) je protokol, ktorý definuje riadenie hovorov pre vytvorenie hlasovej a dátovej komunikácie medzi dvoma zariadeniami Bluetooth. Ďalej definuje postupy riadenia mobility, pre manipuláciu skupiny Bluetooth zariadenie TCS. TCS-BIN sa používa iba v bezdrôtovom telefónnom profile, ktorý nedokázal zaujať a presadiť. Ako taký má iba historický význam.

Adoptované protokoly

Medzi Bluetooth protokoly patria aj adoptované štandardy, ktoré sú definované inými organizáciami. Tak je umožnené ich využitie v rámci Bluetooth protokolov len v prípade, že je to nutné. Adoptované protokoly zahŕňajú:

Poin-to-Point protokol (PPP)

Štandardný internetový protokol PPP pre prenos IP datagramov cez spojenie Point-to-Point.

TCP / IP / UDP

Základné protokoly pre sadu protokolov TCP / IP.

Objektovo výmenný protokol (OBEX)

Relačná vrstva protokolu na výmenu objektov. Poskytuje model na reprezentáciu objektov a operácií.

Bezdrôtové aplikačné prostredie, Bezdrôtový aplikačný protokol (WAE / WAP)

WAE špecifikuje aplikačné rámec pre bezdrôtové zariadenia. WAP je otvorený štandard poskytujúci mobilným užívateľom prístup k telefónnym a informačným službám.

Základná oprava chýb

V závislosti na type paketu, môžu byť jednotlivé pakety chránené opravou chýb. Miera opravených chýb je 1/3 (FEC) alebo 2/3. Okrem toho, pakety s CRC kontrolou budú prenášané, až kým sa nepotvrdí vyžiadanie automatického opakovania (ARQ).

Nastavenie pripojenia

Všetky zariadenia Bluetooth v režime viditeľnosti odovzdávajú na vyžiadanie tieto informácie:

• Názov zariadenia
• Trieda zariadenia
• Zoznam služieb
• Technické informácie (napr.: funkcie zariadenia, výrobca, použitá špecifikácia Bluetooth)

Akékoľvek zariadenie môže vyhľadávať ďalšie zariadenia a každé zariadenie je možné nakonfigurovať tak, aby reagovalo na rôzne otázky. Ak sa však zariadenie snaží pripojiť k známemu zariadeniu, vždy reaguje na priame požiadavky na pripojenie. Ak je zariadenie neznáme, požiada o zaslanie spätných informácií uvedených vyššie v zozname. Služby používané zariadením môžu vyžiadať párovanie alebo potvrdenie od majiteľa zariadenia. Spojenie môže začať každé zariadenie a byť nadviazané, kým je v dosahu Bluetooth. Každé zariadenie má unikátnu 48-bitovú adresu. Tieto adresy nie sú obvykle zobrazené. Namiesto toho sa používajú názvy, ktoré môže nastaviť užívateľ. Tento názov sa zobrazí v prípade, keď používateľ hľadá zariadenie v zozname spárovaných zariadení. Väčšina telefónov má v predvolenom nastavení názov nastavený na výrobcu a model telefónu. Špeciálne programy môžu získať ďalšie informácie o vzdialených zariadeniach a v prípade, keď je v dosahu viac telefónov napríklad s menom T610, to môže byť mätúce (pozri Bluejacking).

Párovanie

Mnohé z ponúkaných služieb Bluetooth zverejňujú súkromné dáta, alebo ovládajú pripojené Bluetooth zariadenie. Z bezpečnostných dôvodov je nutné, aby bolo schopné rozpoznať konkrétne zariadenie a umožniť tak kontrolu nad zariadením, ktoré sa môže pripojiť k danému Bluetooth. Zároveň je vhodné, aby Bluetooth zariadenie bolo schopné nadviazať spojenie bez zásahu užívateľa (napríklad hneď ako je v dosahu Bluetooth). Na vyriešenie tohto problému využíva Bluetooth, proces nazývaný "Párovanie". Proces párovania sa spustí buď na osobitnú žiadosť od užívateľa vytvárajúceho spojenie (napr.: užívateľ výslovne požiada o pridanie Bluetooth zariadenia), alebo je automaticky spustený pri prvom pripojení k službe, kde je z bezpečnostných dôvodov potrebná prvá identifikácia zariadenia. Tieto dve prepojenia sú označované ako jednoúčelové a všeobecné spojenie. Párovanie často zahŕňa určitú spoluprácu s užívateľom, základom spolupráce je potvrdenie totožnosti zariadenia. Po úspešnom spárovaní je vytvorené spojenie medzi dvoma zariadeniami. Tieto dve zariadenia je možné v budúcnosti prepojiť bez nutnosti nového párovacieho procesu, bez potvrdzovania identity týchto zariadení. V prípade potreby môže byť užívateľom automatický párovací proces odstránený.

Realizácia párovania

Počas procesu párovania dvoch zariadení naväzujúcich spojenie, vytvárajú obe zariadenia spoločný utajený kľúč. Ak je kľúč uložený v oboch zariadeniach, hovoríme tomu párovanie. Zariadenie, ktoré chce komunikovať iba so spárovaným zariadením, možno kryptograficky overiť. Overením druhého prístroja sa dá uistiť, že ide o rovnako spárované zariadenie ako predtým. Hneď ako bol kľúč medzi zariadeniami vygenerovaný a overený, môžu byť dáta šifrované. Tým že sú dáta šifrované a posielané bezdrôtovo, sú chránené proti odposluchu. Kľúče môžu byť kedykoľvek vymazané z oboch zariadení. Ak sa kľúč vymaže, bude odstránené prepojenie medzi zariadeniami. Je možné, aby v jednom zo zariadení ostal kľúč uložený, ale už nebude viazaný na zariadenie súvisiace s daným kľúčom. Služby Bluetooth všeobecne vyžadujú buď šifrovanie, alebo autentizáciu, a preto vyžadujú párovanie umožňujúce vzdialené využívanie danej služby.

Párovacie mechanizmy

Párovacie mechanizmy sa významne zmenili so zavedením jednoduchého zabezpečenia u Bluetooth v2.1. Nasledujúci text sumarizuje párovacie mechanizmy rôznych zariadení:

• Tradičné párovanie: Táto metóda je k dispozícii iba u Bluetooth v2.0 a predchádzajúcich verzií. Každé zo zariadení musí zadať PIN kód, ak sa zhodujú oba kódy, spárovanie je úspešné. Akýkoľvek 16bitový reťazec UTF-8 môže byť použitý ako PIN kód, ale nie všetky zariadenia môžu byť schopné prijímať všetky možné PIN kódy.
  • Obmedzenie vstupného zariadenia: Jasným príkladom tejto kategórie sú zariadenia Bluetooth handsfree. Tieto zariadenia majú zvyčajne pevne daný PIN, napríklad "0000" alebo "1234", ktorý je pevne zakódovaný do zariadenia.
  • Číselný vstup: Mobilné telefóny sú klasické príklady týchto zariadení. Umožňujú užívateľovi zadať číselnú hodnotu až 16 číslic.
  • Alfanumerický vstup: Počítače a smartphony sú príkladom týchto zariadení. Umožňujú užívateľovi zadať vstupné UTF-8 text ako PIN kód. Ak je vytvárané párovanie s menej schopným zariadením, musí si užívateľ uvedomiť obmedzených možností druhého zariadenia. Pre zariadenia neexistuje žiadny mechanizmus, ako oznámiť svoje obmedzenia.
• Jednoduché bezpečné párovanie (SSP): Jednoduché párovanie je nutné u Bluetooth v2.1. Bluetooth zariadenie používa iba párovanie vzájomne spolupracujúce s verziou 2.0 a so starším zariadením. Párovanie používa kryptografiu s verejným kľúčom a má nasledujúce režimy:
  • Priame párovanie: Ako vyplýva z názvu, táto metóda funguje bez nutnosti spolupráce s užívateľom, ale zariadenie môže vyzvať užívateľa na potvrdenie párovacieho procesu. Táto metóda sa zvyčajne používa u handsfree slúchadiel s veľmi obmedzenou možnosťou vstupu / výstupu, je bezpečnejšie ako pevný PIN mechanizmus, ktorý sa zvyčajne používa na škárovanie starších zariadení. Táto metóda neposkytuje ochranu MITM (Man in the middle).
  • Číselné porovnanie: Ak obe zariadenia majú displej a aspoň jedno z nich môže prijať potvrdzujúci kód zadaný užívateľom, zariadenia môžu použiť číselné porovnanie. Táto metóda zobrazí 6 miestny číselný kód na každom zariadení. Užívateľ by mal porovnať čísla, aby sa zabezpečilo, že sú zhodné. Ak je porovnanie čísiel úspešné, užívateľ môže potvrdiť párovanie a zariadenie môže začať prijímať vstupné dáta. Táto metóda poskytuje MITM ochranu za predpokladu, že používateľ na oboch zariadeniach potvrdí PIN kód a vykonané porovnanie je skutočne správne.
  • Prístupový kľúč: Táto metóda môže byť použitá medzi zariadením ktoré má displej a zariadením s numerickými tlačidlami (napríklad klávesnice), alebo medzi dvoma zariadeniami s numerickou klávesnicou. V prvom prípade displej slúži na zobrazenie 6 miestneho číselného kódu pre užívateľa, ktorý potom zadá vstupný kód na klávesnici. V druhom prípade používateľ na každom zariadení zadá rovnaké 6 ciferné číslo. V oboch prípadoch poskytujú MITM ochranu.
  • Mimopásmová (OOB): Táto metóda používa externé komunikačné prostriedky, ako je výmena niektorých informácií použitých pri procese párovania (NFC). Párovanie je dokončené za použitia Bluetooth, ale vyžaduje informácie z OOB mechanizmu. Metóda poskytuje len ochranu na úrovni MITM, ktorá je k dispozícii v OOB mechanizmu.

SSP je považovaný za jednoduchý z nasledujúcich dôvodov:

• Vo väčšine prípadov nepotrebuje užívateľ generovať kľúč.
• Použitie v prípadoch ktoré nevyžadujú ochranu MITM, bola odstránená spolupráca s užívateľom.
• Jednoduchým porovnaním čísel môže byť dosiahnutá MITM ochrana.
• Použitie OOB s NFC umožní spárovať zariadenie iba ak sú dostatočne blízko, než aby sa zariadenie navzájom zdĺhavo vyhľadávali.

Bezpečnostné opatrenia

Pred Bluetooth v2.1 bolo šifrovanie nepovinné a kedykoľvek mohlo byť vypnuté. Šifrovací kľúč je použiteľný približne 23,5 hodín. Použitím jediného kľúča na dlhšiu dobu možno šifrovací kľúč získať jednoduchými XOR útokmi.

• Šifrovanie je vypnuté u niekoľkých bežných operácií. Problém je ako zistiť, či je dôvodom zákazu šifrovania bežný dôvod, alebo kvôli zabezpečeniu proti útoku.
• Bluetooth v2.1 to rieši niektorým z nasledujúcich spôsobov:
  • Šifrovanie je požadované pre všetky pripojenia, ktoré nepoužívajú protokol SDP (Service Discovery Protocol).
  • Nová funkcia pozastavenia a obnovenia šifrovania sa používa pre všetky bežné operácie, ktoré vyžadujú vypnuté šifrovanie. Umožňuje to jednoduchú identifikáciu normálnej prevádzky od bezpečnostných útokov.
  • Šifrovací kľúč je nutné obnoviť pred vypršaním jeho platnosti.

Odkazujúce kľúče môžu byť uložené v súborovom systéme zariadení a nie na samotnom Bluetooth čipu. Mnoho výrobcov čipov Bluetooth umožňuje odkazujúce kľúče ukladať v zariadení. Ak je zariadenie odnímateľné, znamená to, že kľúč sa bude prenášať spolu so zariadením.

Rádiové rozhranie

Denník pracuje v bezlicenčnom pásme ISM na frekvenciách 2.402 – 2.480GHz. Aby sa zabránilo rušeniu s inými protokolmi, ktoré používajú frekvenciu 2,45 GHz, Bluetooth protokol delí pásmo na 79 kanálov (každý je široký 1 MHz), zmena kanálov je až 1600-krát za sekundu. Implementáciou verzií 1.1 a 1.2 možno dosiahnuť rýchlosť 723,1kbit/s. Implementáciou funkcie Bluetooth EDR u verzie 2.0 sa dosiahne rýchlosť 2,1Mbit/s. Technicky vzaté, zariadenie verzie 2.0 majú vyššiu spotrebu energie, ale trikrát rýchlejší čas prenosu. Za predpokladu rovnakej prevádzkovej záťaže efektívne znižujú spotrebu energie na polovicu.

Bezpečnosť

Prehľad

Bluetooth realizuje dôvernú autentizáciu a odvodenie kľúče s vlastným algoritmom, ktorý je založený na šifrovacom algoritme SAFER + blokovej šifry. Generovanie kľúčov je vo všeobecnosti založené na PIN kóde, ktorý musí byť zapísaný v oboch zariadeniach. Tento postup môže byť upravený, pokiaľ jeden z prístrojov má pevný PIN (napr. headsety alebo podobné zariadenia s obmedzeným užívateľským rozhraním). Pri párovaní je inicializačný alebo hlavný kľúč generovaný s použitím algoritmu E22. Streamová šifra E0 sa používa k šifrovaniu paketov poskytujúcich dôvernosť. Šifra je založená na zdieľanom kryptografickom utajení, a to najmä pred vytvorením párovacieho alebo hlavného kľúča. Tieto kľúče, ktoré sa používajú pre následné šifrovanie dát prenášaných prostredníctvom bezdrôtového rozhrania, sa spoliehajú na Bluetooth PIN, ktorý bol napísaný do jedného alebo obidvoch zariadení.

Prehľad o zraniteľnosti Bluetooth bol vydaný Andreasom Beckerom v roku 2007.

Národný inštitút pre štandardy a technológie (NIST) zverejnil v septembri 2008 pokyny k zabezpečeniu Bluetoothu. Prehľad bude slúžiť ako odporúčanie organizaciám k efektívnejšiemu zabezpečeniu funkcií a technológie Bluetooth. Napriek tomu, že má Bluetooth svoje výhody, je citlivý na útoky DDoS, odposluchy, MITM útoky a modifikáciu správ. Uživatelia alebo organizácie musia zhodnotiť prijateľnú mieru rizika a začleniť bezpečnosť do Bluetooth zariadení. Pomôcť znížiť riziko môže dokument NIST. Dokument obsahuje bezpečnostné smernice s pokynmi a odporúčaniami pre vytvorenie a zachovanie bezpečných Bluetooth piconet sietí, sluchátiek a čítačiek čipových kariet.

Bluetooth v2.1 bol dokončený v roku 2007, ale prvýkrát sa v spotrebnej elektronike objavil až v roku 2009, keď významnou zmenou bolo zabezpečenie Bluetooth, vrátane párovania. Viac informacii o týchto zmenách si pozrite na #Párovacie mechanizmy.

Bluejacking

Bluejacking sa používa pre zasielanie rôznych nevyžiadaných správ na iné zariadenia vo forme vizitiek alebo obrázkov prostredníctvom bezdrôtovej technológie Bluetooth. Bežným použitím sú krátke správy (napr. Práve si bol napadnutý bluejackingom!). Bluejacking neodstraňuje ani nemení žiadne dáta v BT zariadení.

Komerčné využitie

Bluetooth marketing

Bluetooth marketing je forma reklamy. Reklama sa distribuuje prostredníctvom technológie Bluetooth. Využíva sa skutočnosť, že technológiou Bluetooth je v dnešnej dobe vybavená väčšina mobilných telefónov, veľké množstvo notebookov, tabletov a podobných zariadení.

Reklama je najprv nahratá do Bluetooth jednotky, ktorá automaticky vyhľadáva mobilné zariadenia s aktívnou technológiou Bluetooth a oslovuje ich s ponukov stiahnutia obsahu s pridanou hodnotou. Môže ísť o zľavový kupón, vizitku, ktorá sa priamo uloží do zoznamu kontaktov telefónu alebo html stránku.

Na rozdiel od Bluejackingu nie je cieľom poškodiť príjemcu, ale finančný zisk a propagácia.

Bluetooth reklamnú kampaň je dobré doplniť výzvou k zapnutiu Bluetooth a informáciou o obsahu, ktorý je možné získať. To môže byť realizované napr. plagátom, reklamnou tabuľou či reklamným pútačom v blízkosti jednotky Bluetooth.

Zdravie

Bluetooth využíva mikrovlnné rádiové frekvenčné spektrum na frekvenciách 2,402 GHz až 2,480 GHz. Maximálny výkon Bluetooth je 100 mW, 10 mW a 1 mW pre zariadenia triedy 1, 2 a 3. Trieda 1 zodpovedá výkonu mobilných telefónov. Ďalšie dve triedy majú menší výkon a preto sú potenciálne menej nebezpečné. Napr. maximum pre triedu 1 je 100 mW pre Bluetooth, 250 pre UMTS W-CDMA, 1W pre GSM1800/1900 a 2W pre GSM850/900.

Svetový pohár marketingovej inovácie Bluetooth

Svetový pohár v marketingovej inovácii Bluetooth je medzinárodná súťaž podporujúca rozvoj noviniek a nových nápadov využívajúcich nízkoenergetickú bezdrôtovú technológiu Bluetooth v oblasti športu, fitnes a zdravotnej starostlivosti. Svetový pohár v oblasti noviniek Bluetooth je iniciatíva združenia Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group). Cieľom sútaže je podporiť nový trh. Vytvorenie novej oblasti s použitím bezdrôtového prenosu dát a stanovenie štandardu nízkoenergetickej technológie Bluetooth. Táto iniciatíva bude pokračovať po tobu troch rokov potom, ako začala 1. júna 2009:

Bluetooth inovácia 2009 V roku 2009 prebehol prvý medzinárodný svetový pohár v Bluetooth inovácii. Prilákal viac než 250 medzinárodných účastníkov dokladajúcich množstvo príležitostí pre vývoj výrobkov s novou nízkoenergetickou technológiou Bluetooth. Na svetovom pohári v inovácii Bluetooth boli zúčastnené firmy Nokia, Freescale Semiconductor, Texas Instruments, Nordic Semiconductor, STMicroelectronics a Brunel.

Bluetooth inovátor roku 2009 Združenie Bluetooth SIG 8. februára 2010 udelilo Edwardovi Sazonovi titul Bluetooth inovátor roku 2009 za projekt inovácie fyzickej aktivity (Physical Activity Innovations LLC). Sazanov dostal toto uznanie na oficiálnom predávaní cien, ktoré sa konalo na najväčšom svetovom veľtrhu športových potrieb ISPO 2010. Cena obsahovala finančnú odmenu 5 000€ a poukážku na Bluetooth' kvalifikačný program v hodnote až 10 000 $. Sazanovov víťazný nápad Fit Companion je malý nenápadný senzor, ktorý pri pripnutí k oblečeniu alebo zabudovaniu do topánky poskytuje spätnú väzbu o fyzickej aktivite človeka. Dátovy prenos cez nízkoenergetickú technológiu Bluetooth môže pomôcť jednotlivcom schudnúť a dosiahnuť optimálnú telesnú aktivitu. Tento merací prístroj je určený na použitie tak vo vrcholovej príprave športovcov, ako aj na bežné denné aktivity, ako je chôdza alebo domáce práce, a môže byť riešením na zníženie obezity.

Inovácia Bluetooth 2010 1. júna 2010 združenie Bluetooth SIG oznámilo začiatok druhej inovácie Bluetooth na svetovom pohári (IWC). V roku 2010 sa svetový pohár v inovácii Bluetooth zamieril na použitie v športe, fitnes, zdravotníckej starostlivosti, riadení a informovaní domácnosti.

Pozri aj

• Wi-Fi

Externé odkazy

• Základy technologie Bluetooth: původ a rozsah funkcí Archivované 2014-07-22 na Wayback Machine
• semestrální práce ČVUT na téma Bluetooth Archivované 2012-08-02 na Wayback Machine
• Bluetooth 4.0

Zdroj

• Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Bluetooth na českej Wikipédii (číslo revízie nebolo určené).
• Boli použité informáciu z časopisu Zázračná planéta #52