Как пишется сокращенно блютуз

Что означает BT? Выше приведено одно из значений BT. Вы можете скачать изображение ниже, чтобы распечатать или поделиться им с друзьями через Twitter, Facebook, Google или Pinterest. Если вы веб-мастер или блоггер, не стесняйтесь размещать изображение на вашем сайте. BT может иметь другие определения. Пожалуйста, прокрутите вниз, чтобы увидеть его определения на английском и другие пять значений на вашем языке.

Значение BT

На следующем изображении представлено одно из определений BT на английском языке.Вы можете скачать файл изображения в формате PNG для автономного использования или отправить изображение определения BT своим друзьям по электронной почте.

Другие значения BT

Как упомянуто выше, у BT есть другие значения. Пожалуйста, знайте, что пять других значений перечислены ниже.Вы можете щелкнуть ссылки слева, чтобы увидеть подробную информацию о каждом определении, включая определения на английском и вашем местном языке.

Bluetooth

Уровень (по модели OSI):	Прикладной[источник не указан 405 дней]
Создан в:	1994 г.[1] г.
Назначение протокола:	Беспроводная связь между устройствами на расстоянии до 100 метров (класс I)
Спецификация:	IEEE 802.15.1
Разработчик:	Bluetooth SIG

Bluetooth или блютус (/bluːtuːθ/, переводится как синий зуб, назван в честь Харальда I Синезубого^[2][3]) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.

Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 100 метров друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

Название и логотип

Слово Bluetooth — перевод на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»). Это прозвище носил король Харальд I, правивший в X веке Данией и частью Норвегии и объединивший враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт^[4][5][6]. Хотя «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», во времена викингов оно также могло означать «чёрного цвета». Таким образом, исторически правильно было бы перевести датское Harald Blåtand скорее как Harald Blacktooth, чем как Harald Bluetooth.

Логотип Bluetooth является сочетанием двух нордических («скандинавских») рун: «хаглаз»  _(Hagall) —_analog_latinskoi_H_i_«berkana»_  (Hagall) — аналог латинской H и «беркана»   (Berkanan) — латинская B. Логотип похож на более старый логотип для Beauknit Textiles, подразделения корпорации Beauknit. В нём используется слияние отраженной K и В для «Beauknit», он шире и имеет скругленные углы, но в общем он такой же.

История создания и развития

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG)^[2][7], которая была основана в 1998 году. В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Впоследствии Bluetooth SIG и IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1 (дата опубликования — 14 июня 2002 года). Работы по созданию Bluetooth компания Ericsson Mobile Communication начала в 1994 году. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Класс	Максимальная мощность, мВт	Максимальная мощность, дБм	Радиус действия, м
1	100	20	100
2	2,5	4	10
3	1	0	1

Компания AIRcable выпустила Bluetooth-адаптер Host XR с радиусом действия около 30 км.

Принцип действия Bluetooth

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц)^[8][9]. В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты^[10] (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорого.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду^[7] (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и соединение «point-to-multipoint»^[7].

Спецификации

Bluetooth 1.0

Устройства версий 1.0 (1998) и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.

Bluetooth 1.1

В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI).

Bluetooth 1.2

В версии 1.2 была добавлена технология адаптивной перестройки рабочей частоты (AFH), что улучшило сопротивляемость к электромагнитной интерференции (помехам) путём использования разнесённых частот в последовательности перестройки. Также увеличилась скорость передачи и добавилась технология eSCO, которая улучшала качество передачи голоса путём повторения повреждённых пакетов. В HCI добавилась поддержка трёх-проводного интерфейса UART.

Главные улучшения включают следующее:

• Быстрое подключение и обнаружение.
• Адаптивная перестройка частоты с расширенным спектром (AFH), которая повышает стойкость к радиопомехам.
• Более высокие, чем в 1.1, скорости передачи данных, практически до 721 кбит/с.
• Расширенные Синхронные Подключения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса в аудиопотоке, позволяя повторную передачу повреждённых пакетов, и при необходимости могут увеличить задержку аудио, чтобы оказать лучшую поддержку для параллельной передачи данных.
• В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART.
• Утверждён как стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005^[11].
• Введены режимы управления потоком данных (Flow Control) и повторной передачи (Retransmission Modes) для L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR

Bluetooth версии 2.0 был выпущен 10 ноября 2004 г. Имеет обратную совместимость с предыдущими версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка Enhanced Data Rate (EDR) для ускорения передачи данных. Номинальная скорость EDR около 3 Мбит/с, однако на практике это позволило повысить скорость передачи данных только до 2,1 Мбит/с. Дополнительная производительность достигается с помощью различных радио технологий для передачи данных^[12].

Стандартная (базовая) скорость передачи данных использует GFSK-модуляцию радиосигнала при скорости передачи в 1 Мбит/с. EDR использует сочетание модуляций GFSK и PSK с двумя вариантами, π/4-DQPSK и 8DPSK. Они имеют большие скорости передачи данных по воздуху — 2 и 3 Mбит/с соответственно^[13].

Bluetooth SIG издала спецификацию как «Технология Bluetooth 2.0 + EDR», которая подразумевает, что EDR является дополнительной функцией. Кроме EDR есть и другие незначительные усовершенствования к 2.0 спецификации, и продукты могут соответствовать «Технологии Bluetooth 2.0», не поддерживая более высокую скорость передачи данных. По крайней мере одно коммерческое устройство, HTC TyTN Pocket PC, использует «Bluetooth 2.0 без EDR» в своих технических спецификациях^[14].

Согласно 2.0 + EDR спецификации, EDR обеспечивает следующие преимущества:

• Увеличение скорости передачи в 3 раза (2,1 Мбит/с) в некоторых случаях.
• Уменьшение сложности нескольких одновременных подключений из-за дополнительной полосы пропускания.
• Более низкое потребление энергии благодаря уменьшению нагрузки.

Bluetooth 2.1

2007 год. Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства (для дополнительной фильтрации списка при сопряжении), энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Кроме того обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения, а также делает указанные соединения более защищёнными, благодаря использованию технологии Near Field Communication.

Bluetooth 2.1 + EDR

В августе 2008 года Bluetooth SIG представил версию 2.1+EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в 5 раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов за которые оно выполняется.

Bluetooth 3.0 + HS

3.0+HS^[13] была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года. Она поддерживает теоретическую скорость передачи данных до 24 Мбит/с. Её основной особенностью является добавление AMP (асимметричная мультипроцессорная обработка) (альтернативно MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Две технологии были предусмотрены для AMP: 802.11 и UWB, но UWB отсутствует в спецификации^[15].

Модули с поддержкой новой спецификации соединяют в себе две радиосистемы: первая обеспечивает передачу данных в 3 Мбит/с (стандартная для Bluetooth 2.0) и имеет низкое энергопотребление; вторая совместима со стандартом 802.11 и обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 24 Мбит/с (сравнима со скоростью сетей Wi-Fi). Выбор радиосистемы для передачи данных зависит от размера передаваемого файла. Небольшие файлы передаются по медленному каналу, а большие — по высокоскоростному. Bluetooth 3.0 использует более общий стандарт 802.11 (без суффикса), то есть не совместим с такими спецификациями Wi-Fi, как 802.11b/g или 802.11n.

Bluetooth 4.0

Bluetooth SIG утвердил спецификацию Bluetooth 4.0 30 июня 2010г. Bluetooth 4.0 включает в себя протоколы Классический Bluetooth, Высокоскоростной Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением. Высокоскоростной Bluetooth основан на Wi-Fi, а Классический Bluetooth состоит из протоколов предыдущих спецификаций Bluetooth.

Протокол Bluetooth с низким энергопотреблением предназначен, прежде всего, для миниатюрных электронных датчиков (использующихся в спортивной обуви, тренажёрах, миниатюрных сенсорах, размещаемых на теле пациентов и т. д.). Низкое энергопотребление достигается за счёт использования специального алгоритма работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет^[9]. Стандарт предоставляет скорость передачи данных в 1 Мбит/с при размере пакета данных 8—27 байт. В новой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование.

Сенсоры температуры, давления, влажности, скорости передвижения и т. д. на базе этого стандарта могут передавать информацию на различные устройства контроля: мобильные телефоны, КПК, ПК и т. п.

Первый чип с поддержкой Bluetooth 3.0 и Bluetooth 4.0 был выпущен компанией ST-Ericsson в конце 2009 года.

Bluetooth 4.0 поддерживается в MacBook Air и Mac mini (с июля 2011 года), iMac (ноябрь 2012 года), iPhone 4S (октябрь 2011 года) и iPhone 5 (сентябрь 2012 года), iPad 3 (март 2012 года)^[16][17], смартфонах LG Optimus 4X HD (февраль 2012 года), HTC One X, S, V и Samsung Galaxy S III (май 2012 года), Explay Infinity (август 2012 года), HTC One X+ (2012), HTC Desire C, Google Nexus 7 (2012), Sony VAIO SVE1511N1RSI.

Стек протоколов Bluetooth

Bluetooth имеет многоуровневую архитектуру, состоящую из основного протокола, протоколов замены кабеля, протоколов управления телефонией и заимствованных протоколов. Обязательными протоколами для всех стеков Bluetooth являются: LMP, L2CAP и SDP. Кроме того, устройства, связывающиеся с Bluetooth обычно используют протоколы HCI и RFCOMM.

LMP

Link Management Protocol — используется для установления и управления радио-соединением между двумя устройствами. Реализуется контроллером Bluetooth.

HCI

Host/controller interface — определяет связь между стеком хоста (т.е. компьютера или мобильного устройства) с контроллером Bluetooth.

AVRCP

A/V Remote Control Profile — обычно используется в автомобильных навигационных системах для управления звуковым потоком через Bluetooth.

L2CAP

Logical Link Control and Adaptation Protocol — используется для мультиплексирования локальных соединений между двумя устройствами, использующими различные протоколы более высокого уровня. Позволяет фрагментировать и пересобирать пакеты.

SDP

Service Discovery Protocol — позволяет обнаруживать услуги, предоставляемые другими устройствами и определять их параметры.

RFCOMM

Radio Frequency Communications — протокол замены кабеля, создаёт виртуальный последовательный поток данных и эмулирует управляющие сигналы RS-232.

BNEP

Bluetooth Network Encapsulation Protocol — используется для передачи данных из других стеков протоколов через канал L2CAP. Применяется для передачи IP-пакетов в профиле Personal Area Networking.

AVCTP

Audio/Video Control Transport Protocol — используется в профиле Audio / Video Remote Control для передачи команд по каналу L2CAP.

AVDTP

Audio/Video Distribution Transport Protocol — используется в профиле Advanced Audio Distribution для передачи стереозвука по каналу L2CAP.

TCS

Telephony Control Protocol – Binary — протокол, определяющий сигналы управления вызовом для установления голосовых соединений и соединений для передачи данных между устройствами Bluetooth. Используется только в профиле Cordless Telephony.

Заимствованные протоколы включают в себя: Point-to-Point Protocol (PPP), TCP/IP, UDP, Object Exchange Protocol (OBEX), Wireless Application Environment (WAE), Wireless Application Protocol (WAP).

Профили Bluetooth

Профиль — набор функций или возможностей, доступных для определённого устройства Bluetooth. Для совместной работы Bluetooth-устройств необходимо, чтобы все они поддерживали общий профиль.

Нижеуказанные профили определены и одобрены группой разработки Bluetooth SIG:

• Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) — разработан для передачи двухканального стерео аудиопотока, например, музыки, к беспроводной гарнитуре или любому другому устройству. Профиль полностью поддерживает низкокомпрессированный кодек Sub_Band_Codec (SBC) и опционально поддерживает MPEG-1,2 аудио, MPEG-2,4 AAC и ATRAC, способен поддерживать кодеки, определённые производителем.^[18]

• Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP) — разработан для управления стандартными функциями телевизоров, Hi-Fi оборудования и прочее. То есть позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления. Может использоваться в связке с профилями A2DP или VDPT.

• Basic Imaging Profile (BIP) — разработан для пересылки изображений между устройствами и включает возможность изменения размера изображения и конвертирование в поддерживаемый формат принимающего устройства.

• Basic Printing Profile (BPP) — позволяет пересылать текст, e-mails, vCard и другие элементы на принтер. Профиль не требует от принтера специфических драйверов, что выгодно отличает его от HCRP.

• Common ISDN Access Profile (CIP) — для доступа устройств к ISDN.

• Cordless Telephony Profile (CTP) — профиль беспроводной телефонии.

• Device ID Profile (DIP) — позволяет идентифицировать класс устройства, производителя, версию продукта.

• Dial-up Networking Profile (DUN) — протокол предоставляет стандартный доступ к Интернету или другому телефонному сервису через Bluetooth. Базируется на SPP, включает в себя команды PPP и AT, определённые в спецификации ETSI 07.07.

• Fax Profile (FAX) — предоставляет интерфейс между мобильным или стационарным телефоном и ПК на котором установлено программное обеспечение для факсов. Поддерживает набор AT-команд в стиле ITU T.31 и/или ITU T.32. Голосовой звонок или передача данных профилем не поддерживается.

• File Transfer Profile (FTP_profile) — обеспечивает доступ к файловой системе устройства. Включает стандартный набор команд FTP, позволяющий получать список директорий, изменения директорий, получать, передавать и удалять файлы. В качестве транспорта используется OBEX, базируется на GOEP.

• General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) — база для A2DP и VDP.

• Generic Access Profile (GAP) — база для всех остальных профилей.

• Generic Object Exchange Profile (GOEP) — база для других профилей передачи данных, базируется на OBEX.

• Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) — предоставляет простую альтернативу кабельного соединения между устройством и принтером. Минус профиля в том, что для принтера необходимы специфичные драйвера, что делает профиль неуниверсальным.

• Hands-Free Profile (HFP) — используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона, передаёт монозвук в одном канале.

• Human Interface Device Profile (HID) — обеспечивает поддержку устройств с HID (Human Interface Device), таких как мышки, джойстики, клавиатуры и проч. Использует медленный канал, работает на пониженной мощности.

• Headset Profile (HSP) — используется для соединения беспроводной гарнитуры (Headset) и телефона. Поддерживает минимальный набор AT-команд спецификации GSM 07.07 для обеспечения возможности совершать звонки, отвечать на звонки, завершать звонок, настраивать громкость. Через профиль Headset, при наличии Bluetooth 1.2 и выше, можно выводить на гарнитуру всё звуковое сопровождение работы телефона. Например, прослушивать на гарнитуре все сигналы подтверждения операций, mp3-музыку из плеера, мелодии звонка, звуковой ряд видеороликов. Гарнитуры, поддерживающие такой профиль имеют возможность передачи стереозвука, в отличие от моделей, которые поддерживают только профиль Hands-Free.

• Intercom Profile (ICP) — обеспечивает голосовые звонки между Bluetooth-совместимыми устройствами.

• LAN Access Profile (LAP) — обеспечивает доступ Bluetooth-устройствам к вычислительным сетям LAN, WAN или Интернет посредством другого Bluetooth-устройства, которое имеет физическое подключение к этим сетям. Bluetooth-устройство использует PPP поверх RFCOMM для установки соединения. LAP также допускает создание ad-hoc Bluetooth-сетей.

• Object Push Profile (OPP) — базовый профиль для пересылки «объектов», таких как изображения, виртуальные визитные карточки и др. Передачу данных инициирует отправляющее устройство (клиент), а не приёмное (сервер).

• Personal Area Networking Profile (PAN) — позволяет использовать протокол Bluetooth Network Encapsulation в качестве транспорта через Bluetooth-соединение.

• Phone Book Access Profile (PBAP) — позволяет обмениваться записями телефонных книг между устройствами.

• Serial Port Profile (SPP) — базируется на спецификации ETSI TS07.10 и использует протокол RFCOMM. Профиль эмулирует последовательный порт, предоставляя возможность замены стандартного RS-232 беспроводным соединением. Является базовым для профилей DUN, FAX, HSP и AVRCP.

• Service Discovery Application Profile (SDAP) — используется для предоставления информации о профилях, которые использует устройство-сервер.

• SIM Access Profile (SAP, SIM) — позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что позволяет использовать одну SIM-карту для нескольких устройств.

• Synchronisation Profile (SYNCH) — позволяет синхронизировать персональные данные (PIM). Профиль заимствован из спецификации инфракрасной связи и адаптирован группой Bluetooth SIG.

• Video Distribution Profile (VDP) — позволяет передавать потоковое видео. Поддерживает H.263, стандарты MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 поддерживаются опционально и не содержатся в спецификации.

• Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) — протокол для организации P-to-P (Point-to-Point) соединения через Bluetooth.

Безопасность

В июне 2006 года Авишай Вул^[19] и Янив Шакед опубликовали статью^[20], содержащую подробное описание атаки на bluetooth-устройства. Материал содержал описание как активной, так и пассивной атаки, позволяющей заполучить PIN код устройства и в дальнейшем осуществить соединение с данным устройством. Пассивная атака позволяет соответствующе экипированному злоумышленнику «подслушать» (sniffing) процесс инициализации соединения и в дальнейшем использовать полученные в результате прослушки и анализа данные для установления соединения (spoofing). Естественно, для проведения данной атаки злоумышленнику нужно находиться в непосредственной близости и непосредственно в момент установления связи. Это не всегда возможно. Поэтому родилась идея активной атаки. Была обнаружена возможность отправки особого сообщения в определённый момент, позволяющего начать процесс инициализации с устройством злоумышленника. Обе процедуры взлома достаточно сложны и включают несколько этапов, основной из которых — сбор пакетов данных и их анализ. Сами атаки основаны на уязвимостях в механизме аутентификации и создания ключа-шифра между двумя устройствами. И поэтому перед изложением механизма атак рассмотрим механизм инициализации bluetooth-соединения.

Инициализация bluetooth-соединения

Инициализацией, касательно bluetooth, принято называть процесс установки связи. Её можно разделить на три этапа:

• Генерация ключа Kinit
• Генерация ключа связи (он носит название link key и обозначается, как Kab)
• Аутентификация

Первые два пункта входят в так называемую процедуру паринга.

Паринг (PAIRING), или сопряжение — процесс связи двух (или более) устройств с целью создания единой секретной величины Kinit, которую они будут в дальнейшем использовать при общении. В некоторых переводах официальных документов по bluetooth можно также встретить термин «подгонка пары».

Перед началом процедуры сопряжения на обеих сторонах необходимо ввести PIN-код. Обычная ситуация: два человека хотят связать свои телефоны и заранее договариваются о PIN-коде.

Для простоты будем рассматривать ситуацию с двумя устройствами. Принципиально это не повлияет на механизмы установления связи и последующие атаки. Далее соединяющиеся устройства будут обозначаться A и B, более того, одно из устройств при сопряжении становится главным (Master), а второе — ведомым (Slave). Будем считать устройство A главным, а B — ведомым. Создание ключа Kinit начинается сразу после того, как были введены PIN-коды.

Kinit формируется по алгоритму E22, который оперирует следующими величинами:

• BD_ADDR — уникальный MAC-адрес BT-устройства. Длина 48 бит (аналог MAC-адреса, устанавливается производителем и уникален для каждого сетевого устройства)
• PIN-код и его длина
• IN_RAND. Случайная 128-битная величина

На выходе E22 алгоритма получаем 128-битное слово, именуемое Kinit. Число IN_RAND отсылается устройством A в чистом виде. В случае, если PIN неизменяем для этого устройства, то при формировании Kinit используется BD_ADDR, полученное от другого устройства. В случае если у обоих устройств изменяемые PIN-коды, будет использован BD_ADDR(B) — адрес slave-устройства. Первый шаг сопряжения пройден. За ним следует создание Kab. После его формирования Kinit исключается из использования.

Для создания ключа связи Kab устройства обмениваются 128-битными словами LK_RAND(A) и LK_RAND(B), генерируемыми случайным образом. Далее следует побитовый XOR с ключом инициализации Kinit. И снова обмен полученным значением. Затем следует вычисление ключа по алгоритму E21.

Для этого необходимы величины:

• BD_ADDR
• 128-битный LK_RAND (каждое устройство хранит своё и полученное от другого устройства значения)

На данном этапе pairing заканчивается и начинается последний этап инициализации bluetooth — Mutual authentication или взаимная аутентификация. Основана она на схеме «запрос-ответ». Одно из устройств становится верификатором, генерирует случайную величину AU_RAND(A) и засылает его соседнему устройству (в plain text), называемому предъявителем (claimant — в оригинальной документации). Как только предъявитель получает это «слово», начинается вычисление величины SRES по алгоритму E1, и она отправляется верификатору. Соседнее устройство производит аналогичные вычисления и проверяет ответ предъявителя. Если SRES совпали, то, значит, всё хорошо, и теперь устройства меняются ролями, таким образом процесс повторяется заново.

E1-алгоритм оперирует такими величинами:

• Случайно созданное AU_RAND
• link key Kab
• Свой собственный BD_ADDR

Уязвимости и атаки

Базовая pairing атака (атака на сопряжение)

Проанализируем данные, обмен которыми идёт на протяжении процесса сопряжения:

№	От	К	Данные	Длина (бит)	Прочая информация
1	A	B	IN_RAND	128	plaintext
2	A	B	LK_RAND(A)	128	XORed with Kinit
3	B	A	LK_RAND(B)	128	XORed with Kinit
4	A	B	AU_RAND(A)	128	plaintext
5	B	A	SRES	32	plaintext
6	B	A	AU_RAND(B)	128	plaintext
7	A	B	SRES	32	plaintext

Представим ситуацию: злоумышленнику удалось прослушать эфир и во время процедуры сопряжения, он перехватил и сохранил все сообщения. Далее найти PIN можно, используя перебор.

Прежде всего необходимо составить сам алгоритм перебора. Мы располагаем перехваченными величинами IN_RAND (он нешифрованный) и BD_ADDR (напомним, что адреса устройств видны в эфире) и запускаем алгоритм E22. Ему передаем вышеперечисленные данные и наш предполагаемый PIN. В результате мы получим предполагаемое значение Kinit. Выглядит оно примерно так:

Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN’] где PIN’ — предполагаемый нами PIN-код

Далее, сообщения 2 и 3 подвергаются XOR с только что полученным Kinit. Следовательно, следующим шагом мы получим LK_RAND(A) и LK_RAND(B) в чистом виде. Теперь мы можем высчитать предполагаемое значение Kab, для чего проделываем следующую операцию:

LK_K(A) = E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] где LK_K(A|B) — это промежуточные величины

LK_K(B) = E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]

Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)

Проверим PIN. Возьмем полученный Kab и перехваченный AU_RAND(A) и вычислим SRES(A).

После сравниваем полученный результат с SRES(A)’, хранящийся в сообщении номер 5:

SRES(A) = E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]

Если SRES(A) == SRES(A)’ — PIN успешно угадан. В противном случае повторяем последовательность действий заново с новой величиной PIN’.

Первым, кто заметил эту уязвимость, был англичанин Олли Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в апреле 2004 года. Он первым предложил перехватить сообщения во время сопряжения и попытаться вычислить PIN методом перебора, используя полученную информацию. Тем не менее, метод имеет один существенный недостаток: атаку возможно провести только в случае, если удалось подслушать все аутентификационные данные. Другими словами, если злоумышленник находился вне эфира во время начала сопряжения или же упустил какую-то величину, то он не имеет возможности продолжить атаку.

Re-pairing атака (атака на пересопряжение)

Вулу и Шакеду удалось найти решение трудностей, связанных с атакой Вайтхауза. Был разработан второй тип атаки. Если процесс сопряжения уже начат и данные упущены, мы не сможем закончить атаку. Но был найден выход. Нужно заставить устройства заново инициировать процесс сопряжения (отсюда и название). Данная атака позволяет в любой момент начать вышеописанную pairing атаку.

Рассмотрим следующую ситуацию. Допустим, что устройства уже успели связаться, сохранили ключ Kab и приступили к Mutual authentication. От нас требуется заставить устройства заново начать pairing. Всего было предложено три метода атаки на пересопряжение, причём все из них зависимы от качества реализации bluetooth-ядра конкретного устройства. Ниже приведены методы в порядке убывания эффективности:

• За pairing следует фаза аутентификации. Master-устройство отсылает AU_RAND и ждёт в ответ SRES. В стандарте декларирована возможность потери ключа связи. В таком случае slave посылает «LMP_not_accepted», сообщая master об утере ключа. Поэтому основная цель злоумышленника — отследить момент отправки AU_RAND master-устройством и в ответ внедрить пакет содержащий LMP_not_accepted. Реакцией master будет реинициализация процесса pairing. Причём это приведёт к аннулированию ключа связи на обоих устройствах.
• Если успеть отправить IN_RAND slave-устройству непосредственно перед отправкой master-устройством величины AU_RAND, то slave будет уверен, что на стороне master утерян ключ связи. Это опять же приведёт к процессу реинициализации сопряжения, но уже инициатором будет slave.
• Злоумышленник ожидает отправки master-устройством AU_RAND и отправляет в ответ случайно сгенерированный SRES. Попытка аутентификации провалена. Далее следует череда повторных попыток аутентификации(количество зависит от особенностей реализации устройств). При условии, что злоумышленник продолжает вводить master-устройство в заблуждение, вскоре (по счётчику неудачных попыток) устройствами будет принято решение о реинициализации сопряжения.^[21]

Использовав любой из этих методов, злоумышленник может приступить к базовой атаке на сопряжение. Таким образом, имея в арсенале эти две атаки, злоумышленник может беспрепятственно похитить PIN-код. Далее имея PIN-код он сможет установить соединение с любым из этих устройств. И стоит учесть, что в большинстве устройств безопасность на уровне служб, доступных через bluetooth, не обеспечивается на должном уровне. Большинство разработчиков делает ставку именно на безопасность установления сопряжения. Поэтому последствия действий злоумышленника могут быть различными: от кражи записной книжки телефона до установления исходящего вызова с телефона жертвы и использования его как прослушивающего устройства.

Эти методы описывают, как принудить устройства «забыть» link key, что само по себе ведёт к повторному pairing’у, а значит, злоумышленник может подслушать весь процесс с самого начала, перехватить все важные сообщения и подобрать PIN.

Оценка времени подбора PIN-кода

В протоколе Bluetooth активно используются алгоритмы E22, E21, E1, основанные на шифре SAFER+. Брюс Шнайер подтвердил, что уязвимость относится к критическим. Подбор PIN на практике прекрасно работает. Ниже приведены результаты полученные на Pentium IV HT на 3 ГГц:

Длина (знаков)	Время (сек)
4	0,063
5	0,75
6	7,609

Конкретные реализации вышеописанных атак могут работать с различной скоростью. Способов оптимизации множество: особые настройки компилятора, различные реализации циклов, условий и арифметических операций. Авишай Вул и Янив Шакед нашли способ сократить время перебора PIN-кода в разы.

Увеличение длины PIN-кода не является панацеей. Только сопряжение устройств в безопасном месте может частично защитить от описанных атак. Пример — bluetooth-гарнитура или автомобильный handsfree. Инициализация связи (при включении) с данными устройствами может происходить многократно в течение дня, и не всегда у пользователя есть возможность находиться при этом в защищённом месте.

Применение

Радиус работы устройств BT2 не превышает 15 метров, для BT1 до 100 м (класс А). Эти числа декларируются стандартом для прямой видимости, в реальности не стоит ожидать работу на расстоянии более 10—20 м. Такого дальнодействия недостаточно для эффективного применения атак на практике. Поэтому, ещё до детальной проработки алгоритмов атаки, на Defcon-2004 публике была представлена антенна-винтовка BlueSniper, разработанная Джонном Херингтоном (John Herington). Устройство подключается к портативному устройству — ноутбуку/КПК и имеет достаточную направленность и мощность (эффективная работа до 1,5 км).

См. также

• IEEE 802.15.4
• Стек Bluetooth
• Блюджекинг
• UWB
• Blueman

Примечания

Ссылки

• Bluetooth tutorial
• Спецификации  (англ.)
• Bluetooth-безопасность
• Bluetooth 2.0/EDR — хорошо доделанное старое
• Yaniv Shaked, Avishai Wool. Cracking the Bluetooth PIN
• NFC Forum

Стандарты IEEE (категория)
488 · 754 (1985 · 2008) · 829 · 1003 · 1014-1987 · 1076 · 1149.1 · 1164 · 1219 · 12207 · 1275 · 1284 · 1394 · 1451 · 1471 · 1516 · 1541-2002 · 1547 · 1584 · 1603 · 1613 · 1667 · 1675-2008 · 1900.4 · 854-1987 · SCC41 · 11073
802 серия	802 · 802.1 · 802.2 · 802.3 · 802.3af · 802.4 · 802.5 · 802.6 · 802.7 · 802.8 · 802.9 · 802.10 · 802.11 (a b d e g h i j k n p r y ac ad) · 802.12 · 802.15 · 802.15.4 · 802.15.4a · 802.16 · 802.20 · 802.21 · 802.22
P серия	P1363 · P1619 · P1801 · P1900 · P1901 · P2030

У этого термина существуют и другие значения, см. Синий зуб.

Bluetooth (от слов англ. blue — синий и tooth — зуб; произносится /bluːtuːθ/), блюту́с^[2][3] — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, интернет-планшеты, принтеры, цифровые фотоаппараты, мыши, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры и акустические системы на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся друг от друга в радиусе около 100 м в старых версиях протокола и до 1500 м начиная с версии Bluetooth 5^[4]. Дальность сильно зависит от преград и помех, даже в одном помещении.

Название

Слово Bluetooth — адаптация на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»). Так когда-то прозвали короля викингов Харальда I, жившего в Дании около тысячи лет назад. Прозвище этот король получил за тёмный передний зуб. Харальд I правил в X веке Данией и частью Норвегии и объединил враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт^[5][6][7]. Хотя «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», во времена викингов оно также могло означать «чёрного цвета». Таким образом, исторически правильно было бы перевести датское Harald Blåtand скорее как Harald Blacktooth, чем как Harald Bluetooth.

В русском тексте портал Грамота.ру рекомендует писать «Bluetooth», но также считает допустимым — «блюту́с»^[8].

Логотип Bluetooth является сочетанием двух нордических («скандинавских») рун: Хагалаз младшего футарка (ᚼ) и Беркана (ᛒ), звуковые значения которых соответствуют инициалам Харальда I Синезубого — h и b (дат. Harald Blåtand, норв. Harald Blåtann). Логотип похож на более старый логотип для Beauknit Textiles, подразделения корпорации Beauknit. В нём используется слияние отраженной K и В для «Beauknit», он шире и имеет скругленные углы, но в общем такой же.

История создания и развития

Работы по созданию Bluetooth начал производитель телекоммуникационного оборудования Ericsson в 1994 году как беспроводную альтернативу кабелям RS-232. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG)^[9][10], которая была основана в 1998 году. В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Впоследствии Bluetooth SIG и IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1 (дата опубликования — 14 июня 2002 года).

Класс[11]	Максимальная мощность, мВт	Максимальная мощность, дБм	Радиус действия, м
1	100	20	100
2	2,5	4	10
3	1	0	менее 10

Принцип действия Bluetooth

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях. Частоты Bluetooth: 2,402-2,48 ГГц.^[12][13]. В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты^[14] (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорогое.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду^[10] (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и «point-to-multipoint»^[10].

Спецификации

Bluetooth 1.0

Устройства версий 1.0 (1998) и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В версиях 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.

Bluetooth 1.1

В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в версии 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI).

Bluetooth 1.2

Главные улучшения:

• Быстрое подключение и обнаружение.
• Адаптивная перестройка частоты с расширенным спектром (AFH), которая повышает стойкость к радиопомехам.
• Более высокие, чем в версии 1.1, скорости передачи данных, практически до 1 Мбит/с.
• Расширенные синхронные подключения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса в аудиопотоке, позволяя повторно передавать повреждённые пакеты, и при необходимости могут увеличить задержку аудио для лучшей поддержки параллельной передачи данных.
• В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART.
• Утверждён как стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005^[15].
• Введены режимы управления потоком данных (Flow Control) и повторной передачи (Retransmission Modes) для L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR

Bluetooth версии 2.0 был выпущен 10 ноября 2004 г. Имеет обратную совместимость с предыдущими версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка Enhanced Data Rate (EDR) для ускорения передачи данных. Номинальная скорость EDR — около 3 Мбит/с, однако на практике это позволило повысить скорость передачи данных только до 2,1 Мбит/с. Дополнительная производительность достигается с помощью различных радиотехнологий передачи данных^[16].

Стандартная (базовая) скорость передачи данных использует GFSK-модуляцию радиосигнала при скорости передачи 1 Мбит/с. EDR использует сочетание модуляций GFSK и PSK с двумя вариантами, π/4-DQPSK и 8DPSK. Они имеют бо́льшие скорости передачи данных по воздуху — 2 и 3 Мбит/с соответственно^[17].

Bluetooth SIG издала спецификацию как «Технология Bluetooth 2.0 + EDR», которая подразумевает, что EDR является дополнительной функцией. Кроме EDR есть и другие незначительные усовершенствования к спецификации 2.0, и продукты могут соответствовать «Технологии Bluetooth 2.0», не поддерживая более высокую скорость передачи данных. По крайней мере одно коммерческое устройство — HTC TyTN Pocket PC — использует «Bluetooth 2.0 без EDR» в своих технических спецификациях^[18].

Согласно спецификации 2.0 + EDR, у EDR имеются следующие преимущества:

• В некоторых случаях увеличение скорости передачи в три раза (2,1 Мбит/с).
• Уменьшение сложности нескольких одновременных подключений из-за дополнительной полосы пропускания.
• Снижение потребления энергии благодаря уменьшению нагрузки.

Bluetooth 2.1

2007 год. Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства (для дополнительной фильтрации списка при сопряжении), энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Кроме того, обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения, а также делает указанные соединения более защищёнными благодаря использованию технологии Near Field Communication.

Bluetooth 2.1 + EDR

В августе 2008 года Bluetooth SIG представила версию 2.1 + EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в пять раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов, за которые оно выполняется.

Bluetooth 3.0 + HS

3.0 + HS^[17] была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года. Она поддерживает теоретическую скорость передачи данных до 24 Мбит/с. Её основной особенностью является добавление AMP (Alternate MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Для AMP были предусмотрены две технологии: 802.11 и UWB, но UWB отсутствует в спецификации^[19].

Модули с поддержкой новой спецификации соединяют в себе две радиосистемы: первая обеспечивает передачу данных в 3 Мбит/с (стандартная для Bluetooth 2.0) и имеет низкое энергопотребление; вторая совместима со стандартом 802.11 и обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 24 Мбит/с (сравнима со скоростью сетей Wi-Fi). Выбор радиосистемы для передачи данных зависит от размера передаваемого файла. Небольшие файлы передаются по медленному каналу, а большие — по высокоскоростному. Bluetooth 3.0 использует более общий стандарт 802.11 (без суффикса), то есть несовместим с такими спецификациями Wi-Fi, как 802.11b/g/n.

Bluetooth 4.0

30 июня 2010 года Bluetooth SIG утвердил спецификацию Bluetooth 4.0. Включает в себя протоколы:

• Классический Bluetooth,
• Высокоскоростной Bluetooth
• Bluetooth с низким энергопотреблением.

Высокоскоростной Bluetooth основан на Wi-Fi, а классический Bluetooth состоит из протоколов предыдущих спецификаций Bluetooth.

Частоты работы системы Bluetooth (мощность не более 0,0025 Вт).

Полоса частот: 2 402 000 000 — 2 480 000 000 Гц (2,402 — 2,48 ГГц)

Протокол Bluetooth с низким энергопотреблением предназначен, прежде всего, для миниатюрных электронных датчиков (использующихся в спортивной обуви, тренажёрах, миниатюрных сенсорах, размещаемых на теле пациентов и т. д.). Низкое энергопотребление достигается за счёт использования особого алгоритма работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет^[13]. Стандарт предоставляет скорость передачи данных 1 Мбит/с при размере пакета данных 8—27 байт. В новой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 мс и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование.

Датчики температуры, давления, влажности, скорости передвижения и т. д. на базе этого стандарта могут передавать информацию на различные устройства контроля: мобильные телефоны, КПК, ПК и т. п.

Первый чип с поддержкой Bluetooth 3.0 и Bluetooth 4.0 был выпущен компанией ST-Ericsson в конце 2009 года.

Bluetooth 4.1

В конце 2013 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 4.1.
Одно из улучшений, реализованных в спецификации Bluetooth 4.1, касается совместной работы Bluetooth и мобильной связи четвёртого поколения LTE. Стандарт предусматривает защиту от взаимных помех путём автоматического координирования передачи пакетов данных.

Bluetooth 4.2

3 декабря 2014 Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 4.2^[20]. Основные улучшения — повышение конфиденциальности и увеличение скорости передачи данных.

Bluetooth 5.0

16 июня 2016 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 5.0^[21][22]. Изменения коснулись в основном режима с низким потреблением и высокоскоростного режима. Радиус действия увеличен в четыре раза, скорость увеличена вдвое. Также версия Bluetooth 5.0 полностью совместима с предыдущими версиями Bluetooth.

В этом типе протокола были серьёзные качественные обновления, которые позволили назвать новую версию не 4.3, а именно 5.0. Bluetooth 5.0 – большое обновление «синезуба», но оно почти не затрагивает беспроводную передачу звука.

Bluetooth 5.1

От предыдущих версий Bluetooth 5.1 отличается тем, что у пользователей есть возможность определять местоположение и направление с максимальной точностью^[23]. Ещё лучше оптимизировалось энергопотребление и увеличилась надёжность соединения по Bluetooth Low Energy.

Bluetooth 5.2

Спецификация^[24] опубликована SIG 6 января 2020 года. Новые функции:

• Улучшенная версия протокола атрибутов ATT — Enhanced Attribute protocol (EATT), который более безопасен, так как использует только шифрованное соединение. EATT поддерживает параллельные транзакции, а также позволяет изменять блок максимальной передачи ATT (MTU) во время соединения. В EATT добавлен новый L2CAP режим безопасного управления потоком — Enhanced Credit Based Flow Control Mode.
• Новый LE Power Control — позволяет устройствам динамически оптимизировать мощность для связи между подключенными устройствами. Приёмники Bluetooth LE теперь могут отслеживать уровень сигнала и запрашивать изменения уровня мощности передачи в подключенных устройствах, как правило, для поддержания оптимального уровня сигнала как с точки зрения качества сигнала, так и с точки зрения снижения энергопотребления.
• LE Isochronous Channels — функция для поддержки нового стандарта передачи аудио LE Audio^[25], следующего поколения Bluetooth-аудио. Позволяет передавать данные с привязкой ко времени на одно или несколько устройств для синхронизированной по времени обработки (пример: беспроводные наушники с раздельными приёмниками), а также для параллельной трансляции на неограниченное количество устройств.
• Bluetooth LE Audio (с 2022 г.)^[26]

Bluetooth 5.3

13 июля 2021 года Bluetooth SIG опубликовал спецификацию^[27] ядра Bluetooth версии 5.3. Улучшения функций Bluetooth 5.3:

• Connection subrating — позволяет менять параметры соединения с минимальными задержками
• Введение псевдослучайной задержки для интервала периодических уведомлений (advertising interval) позволяет избежать коллизий
• Периферийные устройства могут предоставлять подключенному центральному устройству данные альтернативных радиоканалов, которые могут использоваться центральным устройством при выполнении выбора канала во время адаптивной скачкообразной перестройки частоты
• Улучшения в управлении размером ключа шифрования

В этой версии спецификации были удалены следующие функции:

• Альтернативное расширение MAC и PHY (AMP)

Стек протоколов Bluetooth

Bluetooth имеет многоуровневую архитектуру, состоящую из основного протокола, протоколов замены кабеля, протоколов управления телефонией и заимствованных протоколов. Обязательными протоколами для всех стеков Bluetooth являются: LMP, L2CAP и SDP. Кроме того, устройства, связывающиеся с Bluetooth, обычно используют протоколы HCI и RFCOMM.

LMP

Link Management Protocol — используется для установления и управления радиосоединением между двумя устройствами. Реализуется контроллером Bluetooth.

HCI

Host/controller interface — определяет связь между стеком хоста (то есть компьютера или мобильного устройства) и контроллером Bluetooth.

L2CAP

logical Link Control and Adaptation Protocol — используется для мультиплексирования локальных соединений между двумя устройствами, использующими различные протоколы более высокого уровня. Позволяет фрагментировать и пересобирать пакеты.

SDP

Service Discovery Protocol — позволяет обнаруживать услуги, предоставляемые другими устройствами, и определять их параметры.

RFCOMM

Radio Frequency Communications — протокол замены кабеля, создаёт виртуальный последовательный поток данных и эмулирует управляющие сигналы RS-232.

BNEP

Bluetooth Network Encapsulation Protocol — используется для передачи данных из других стеков протоколов через канал L2CAP. Применяется для передачи IP-пакетов в профиле Personal Area Networking.

AVCTP

Audio/Video Control Transport Protocol — используется в профиле Audio/Video Remote Control для передачи команд по каналу L2CAP.

AVDTP

Audio/Video Distribution Transport Protocol — используется в профиле Advanced Audio Distribution для передачи стереозвука по каналу L2CAP.

TCS

Telephony Control Protocol — Binary — протокол, определяющий сигналы управления вызовом для установления голосовых соединений и соединений для передачи данных между устройствами Bluetooth. Используется только в профиле Cordless Telephony.

Заимствованные протоколы включают в себя: Point-to-Point Protocol (PPP), TCP/IP, UDP, Object Exchange Protocol (OBEX), Wireless Application Environment (WAE), Wireless Application Protocol (WAP).

Профили Bluetooth

Профиль — набор функций или возможностей, доступных для определённого устройства Bluetooth. Для совместной работы Bluetooth-устройств необходимо, чтобы все они поддерживали общий профиль.

Нижеуказанные профили определены и одобрены группой разработки Bluetooth SIG^[28]:

• Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) — разработан для передачи двухканального стерео-аудиопотока, например музыки, к беспроводной гарнитуре или любому другому устройству. Профиль полностью поддерживает низкокомпрессированный кодек Sub_Band_Codec (SBC) и опционально — иные кодеки.
• Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) — разработан для управления стандартными функциями телевизоров, оборудования Hi-Fi и прочего, то есть позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления. Может использоваться в связке с профилями A2DP или VDP.
• Basic Imaging Profile (BIP) — разработан для пересылки изображений между устройствами и включает возможность изменения размера изображения и конвертирование в поддерживаемый формат принимающего устройства.
• Basic Printing Profile (BPP) — позволяет пересылать текст, сообщения электронной почты, vCard и другие элементы на принтер. Профиль не требует от принтера специфических драйверов, что выгодно отличает его от HCRP.
• Common ISDN Access Profile (CIP) — для доступа устройств к ISDN.
• Cordless Telephony Profile (CTP) — профиль беспроводной телефонии.
• Device ID Profile (DIP) — позволяет идентифицировать класс устройства, производителя, версию продукта.
• Dial-up Networking Profile (DUN) — протокол предоставляет стандартный доступ к Интернету или к другому телефонному сервису через Bluetooth. Базируется на SPP, включает в себя команды PPP и AT, определённые в спецификации ETSI 07.07.
• Fax Profile (FAX) — предоставляет интерфейс между мобильным или стационарным телефоном и ПК, на котором установлено программное обеспечение для факсов. Поддерживает набор AT-команд в стиле ITU T.31 и/или ITU T.32. Голосовой звонок или передача данных профилем не поддерживается.
• File Transfer Profile (FTP_profile) — обеспечивает доступ к файловой системе устройства. Включает стандартный набор команд FTP, позволяющий получать список каталогов, изменения каталогов, получать, передавать и удалять файлы. В качестве транспорта используется OBEX, базируется на GOEP.
• General Audio/Video Distribution Profile (GAVDP) — база для A2DP и VDP.
• Generic Access Profile (GAP) — база для всех остальных профилей.
• Generic Object Exchange Profile (GOEP) — база для других профилей передачи данных, базируется на OBEX.
• Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) — предоставляет простую альтернативу кабельному соединению между устройством и принтером. Минус профиля в том, что для принтера необходимы специфичные драйвера, что делает профиль неуниверсальным.
• Hands-Free Profile (HFP) — используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона, передаёт монозвук в одном канале.
• Human Interface Device Profile (HID) — обеспечивает поддержку устройств с HID (Human Interface Device), таких как мыши, джойстики, клавиатуры и пр. Использует медленный канал, работает на пониженной мощности.
• Headset Profile (HSP) — используется для соединения беспроводной гарнитуры (Headset) и телефона. Поддерживает минимальный набор AT-команд спецификации GSM 07.07 для возможности совершать звонки, отвечать на звонки, завершать звонок, настраивать громкость. Через профиль Headset, при наличии Bluetooth 1.2 и выше, можно выводить на гарнитуру всё звуковое сопровождение работы телефона. Например, прослушивать на гарнитуре все сигналы подтверждения операций, mp3-музыку из плеера, мелодии звонка, звуковой ряд видеороликов. Гарнитуры, поддерживающие такой профиль, имеют возможность передачи стереозвука, в отличие от моделей, которые поддерживают только профиль Hands-Free.
• Intercom Profile (ICP) — обеспечивает голосовые звонки между Bluetooth-совместимыми устройствами.
• LAN Access Profile (LAP) — обеспечивает доступ Bluetooth-устройствам к вычислительным сетям LAN, WAN или Интернет посредством другого Bluetooth-устройства, которое имеет физическое подключение к этим сетям. Bluetooth-устройство использует PPP поверх RFCOMM для установки соединения. LAP также допускает создание Bluetooth-сетей ad-hoc.
• Object Push Profile (OPP) — базовый профиль для пересылки «объектов», таких как изображения, виртуальные визитные карточки и др. Передачу данных инициирует отправляющее устройство (клиент), а не приёмное (сервер).
• Personal Area Networking Profile (PAN) — позволяет использовать протокол Bluetooth Network Encapsulation в качестве транспорта через Bluetooth-соединение.
• Phone Book Access Profile (PBAP) — позволяет обмениваться записями телефонных книг между устройствами.
• Serial Port Profile (SPP) — базируется на спецификации ETSI TS07.10 и использует протокол RFCOMM. Профиль эмулирует последовательный порт, предоставляя возможность замены стандартного RS-232 беспроводным соединением. Является базовым для профилей DUN, FAX, HSP и AVRCP.
• Service Discovery Application Profile (SDAP) — используется для предоставления информации о профилях, которые использует устройство-сервер.
• SIM Access Profile (SAP, SIM) — позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что позволяет использовать одну SIM-карту для нескольких устройств.
• Synchronisation Profile (SYNCH) — позволяет синхронизировать персональные данные (PIM). Профиль заимствован из спецификации инфракрасной связи и адаптирован группой Bluetooth SIG.
• Video Distribution Profile (VDP) — позволяет передавать потоковое видео. Поддерживает H.263, стандарты MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 поддерживаются опционально и не содержатся в спецификации.
• Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) — протокол для организации P-to-P (Point-to-Point) соединения через Bluetooth.

Безопасность

В июне 2006 года Авишай Вул^[29] и Янив Шакед опубликовали статью^[30], содержащую подробное описание атаки на устройства Bluetooth. Материал содержал описание как активной, так и пассивной атаки, позволяющей получить PIN-код устройства и затем соединиться с данным устройством. Пассивная атака позволяет соответствующе экипированному злоумышленнику «подслушать» (sniffing) процесс инициализации соединения и в дальнейшем использовать полученные в результате прослушки и анализа данные для установления соединения (spoofing). Естественно, для проведения такой атаки злоумышленнику нужно находиться в непосредственной близости и непосредственно в момент установления связи. Это не всегда возможно. Поэтому родилась идея активной атаки. Была обнаружена возможность отправки в определённый момент особого сообщения, позволяющего начать процесс инициализации с устройством злоумышленника. Обе процедуры взлома достаточно сложны и включают несколько этапов, основной из которых — сбор пакетов данных и их анализ. Сами атаки основаны на уязвимостях в механизме аутентификации и создания ключа-шифра между двумя устройствами.

Инициализация Bluetooth-соединения

Инициализацией Bluetooth-соединения принято называть процесс установки связи. Его можно разделить на три этапа:

• генерация ключа Kinit,
• генерация ключа связи (он носит название link key и обозначается как Kab),
• аутентификация.

Первые два пункта входят в так называемую процедуру паринга.

Паринг (pairing), или сопряжение, — процесс связи двух (или более) устройств с целью создания общего секретного значения Kinit, которое они будут в дальнейшем использовать при общении. В некоторых переводах официальных документов по Bluetooth можно также встретить термин «подгонка пары». Перед началом процедуры сопряжения на обеих сторонах необходимо ввести PIN-код.

Kinit формируется по алгоритму E22, который оперирует следующими величинами:

• BD_ADDR — уникальный MAC-адрес Bluetooth-устройства длиной 48 бит;
• PIN-код и его длина;
• IN_RAND — случайная 128-битная величина.

Для создания ключа связи Kab устройства обмениваются 128-битными словами LK_RAND(A) и LK_RAND(B), генерируемыми случайным образом. Далее следуют побитовый XOR с ключом инициализации Kinit и снова обмен полученным значением. Затем вычисляется ключ по алгоритму E21.

Для этого необходимы величины:

• BD_ADDR
• 128-битный LK_RAND (каждое устройство хранит своё и полученное от другого устройства значения)

На данном этапе pairing заканчивается и начинается последний этап инициализации Bluetooth — Mutual authentication, или взаимная аутентификация. Основана она на схеме «запрос-ответ». Одно из устройств становится верификатором, генерирует случайную величину AU_RAND(A) и посылает его соседнему устройству (в открытом виде), называемому предъявителем. Как только предъявитель получает это «слово», начинается вычисление величины SRES по алгоритму E1, и она отправляется верификатору. Соседнее устройство производит аналогичные вычисления и проверяет ответ предъявителя. Если SRES совпали, то устройства меняются ролями и процесс повторяется заново.

E1-алгоритм оперирует такими величинами:

• Случайно созданное AU_RAND
• link key Kab
• Свой собственный BD_ADDR

Атака на сопряжение

Если злоумышленнику удалось прослушать эфир, и во время процедуры сопряжения он перехватил и сохранил все сообщения, то далее найти PIN можно используя перебор.

Первым, кто заметил эту уязвимость, был англичанин Олли Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в апреле 2004 года. Он первым предложил перехватить сообщения во время сопряжения и попытаться вычислить PIN методом перебора, используя полученную информацию. Тем не менее метод имеет один существенный недостаток: атаку возможно провести только в случае, если удалось подслушать все аутентификационные данные. Другими словами, если злоумышленник находился вне эфира во время начала сопряжения или же упустил какую-то величину, то он не сможет продолжить атаку.

Атака на пересопряжение

Вулу и Шакеду удалось найти решение трудностей, связанных с атакой Вайтхауза. Был разработан второй тип атаки. Если процесс сопряжения уже начат и данные упущены, провести атаку невозможно. Но если устройства уже успели связаться, сохранили ключ Kab и приступили к взаимной аутентификации, можно заставить устройства заново инициировать процесс сопряжения, чтобы провести вышеописанную атаку на сопряжение.

Данная атака требует отправки нужных сообщений в нужный момент времени. Доступные в продаже стандартные устройства для этих целей не подходят.

Использовав любой из этих методов, злоумышленник может приступить к базовой атаке на сопряжение. Таким образом, имея в арсенале эти две атаки, злоумышленник может беспрепятственно похитить PIN-код. Далее, имея PIN-код, он сможет установить соединение с любым из этих устройств. И стоит учесть, что в большинстве устройств безопасность на уровне служб, доступных через Bluetooth, не обеспечивается на должном уровне. Большинство разработчиков делает ставку именно на безопасность установления сопряжения. Поэтому последствия действий злоумышленника могут быть различными: от кражи записной книжки телефона до установления исходящего вызова с телефона жертвы и использования его как прослушивающего устройства.

Оценка времени подбора PIN-кода

В протоколе Bluetooth активно используются алгоритмы E22, E21, E1, основанные на шифре SAFER+. Брюс Шнайер подтвердил, что уязвимость относится к критическим. Подбор PIN на практике прекрасно работает и может быть выполнен в реальном времени^[31]. Ниже приведены результаты, полученные на Pentium 4 HT с частотой 3 ГГц:

Длина (знаков)	Время (сек)
4	0,063
5	0,75
6	7,609

Конкретные реализации вышеописанных атак могут работать с различной скоростью. Способов оптимизации множество: особые настройки компилятора, различные реализации циклов, условий и арифметических операций. Авишай Вул и Янив Шакед нашли способ значительно сократить время перебора PIN-кода.

Увеличение длины PIN-кода не является панацеей. От описанных атак может частично защитить только сопряжение устройств в безопасном месте, например Bluetooth-гарнитура или автомобильное handsfree-устройство. Инициализация связи (при включении) с данными устройствами может происходить многократно в течение дня, и не всегда у пользователя есть возможность находиться при этом в защищённом месте.

Применение

Радиус работы устройств BT2 не превышает 16 м, для BT1 — до 100 м (класс А). Эти числа декларируются стандартом для прямой видимости, в реальности не стоит ожидать работы на расстоянии более 10—20 м. На практике такой дистанции для эффективного применения атак недостаточно. Поэтому ещё до детальной проработки алгоритмов атаки на Defcon-2004 публике была представлена антенна-винтовка BlueSniper, разработанная Джонном Херингтоном (John Herington). Устройство подключается к портативному устройству — ноутбуку/КПК и имеет достаточную направленность и мощность (эффективная работа до 1,5 км).

Сосуществование с другими протоколами

Частая смена рабочего канала FHSS в широком диапазоне частот дает шанс на совместное существование с другими протоколами. С введением адаптивной AFH ситуация немного улучшилась^[32].

Отладка и сертификация

Отладка и контроль соответствия стандарту осложняется активными соседями по диапазону (например Wi-Fi).
Существуют решения, позволяющие декодировать и отслеживать все соединения одновременно во всех 79 каналах Bluetooth.

См. также

• IEEE 802.15.4
• Стек Bluetooth
• Блюджекинг
• UWB
• Wi-Fi

Примечания

Литература

• Сергей Асмаков. Интерфейс Bluetooth: разберемся с нюансами // КомпьютерПресс : журнал. — 2013. — 12 марта (№ 3 (279)). — С. 34—36. — ISSN 0868-6157.

Ссылки

• Bluetooth tutorial
• Спецификации (англ.)
• Bluetooth-безопасность
• Bluetooth 2.0/EDR — хорошо доделанное старое
• Yaniv Shaked, Avishai Wool. Cracking the Bluetooth PIN
• NFC Forum

Эта страница в последний раз была отредактирована 14 февраля 2023 в 17:10.

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.

Bluetooth

Разработан	Bluetooth Special Interest Group
Введено	7 мая 1989 г.; 31 год назад
Промышленность	Персональные сети
Совместимое оборудование	Персональные компьютеры Смартфоны Игровые приставки Аудио устройства
Физический диапазон	Обычно от 10 м (33 футов) до 100 м (330 футов) Bluetooth 5.0: 40–400 м (100–1000 футов)[1][2]

Bluetooth это беспроводной технологический стандарт, используемый для обмена данными между фиксированными и мобильными устройствами на короткие расстояния с использованием УВЧ радиоволны в промышленные, научные и медицинские радиодиапазоны, от 2,402 ГГц до 2,480 ГГц, и здание персональные сети (PAN). Первоначально он был задуман как беспроводная альтернатива RS-232 кабели для передачи данных.

Bluetooth управляется Bluetooth Special Interest Group (SIG), в которую входят более 35 000 компаний в области телекоммуникаций, вычислительной техники, сетей и бытовой электроники. В IEEE стандартизированный Bluetooth как IEEE 802.15.1, но больше не поддерживает стандарт. Bluetooth SIG наблюдает за разработкой спецификации, управляет программой квалификации и защищает товарные знаки.^[3] Производитель должен соответствовать Стандарты Bluetooth SIG продавать его как устройство Bluetooth.^[4] Сеть патенты применяются к технологии, которая лицензируется для отдельных соответствующих устройств. По состоянию на 2009 год, Bluetooth Интегральная схема чипов отгрузить около 920 миллионов единиц ежегодно.^[5]

Этимология

Название «Bluetooth» было предложено в 1997 г. Джимом Кардачем из Intel, который разработал систему, которая позволит мобильным телефонам связываться с компьютерами.^[6] Во время этого предложения он читал Франс Г. Бенгтссон исторический роман Длинные корабли о викингах и датском короле 10 века Харальд Bluetooth.^[7][8]

Bluetooth — это Англизированный версия скандинавского Blåtand/Blåtann (или в Древнескандинавский Blátǫnn). Это было эпитет о короле Харальде Bluetooth, который объединил несогласные датские племена в единое королевство, подразумевая, что Bluetooth объединяет протоколы связи.^[9]

Логотип

Логотип Bluetooth это связать руну слияние Младший Футарк руны (ᚼ, Хагалл ) и (ᛒ, Бьяркан ), Инициалы Харальда.^[10][11]

История

Разработка радиотехнологии «короткой связи», позже названной Bluetooth, была инициирована в 1989 году Нильсом Ридбеком, техническим директором компании Ericsson Mobile в Лунд, Швеция. Целью было разработать беспроводные гарнитуры, согласно двум изобретениям Йохана Ульмана, SE 8902098-6, выдан 12.06.1989 и SE 9202239, выдано 24.07.1992. Нильс Ридбек поручил Торду Вингрену уточнить и голландцу Яап Хаартсен и Свен Маттиссон с разработкой. Оба работали в компании Ericsson в Лунде.^[12]В 1990 году Яап Хаартсен был номинирован Европейским патентным ведомством на премию European Inventor Award. ^[13] С 1997 года Örjan Johansson стал руководителем проекта и продвигал технологии и стандартизацию.^{[14][15][16][17]}

В 1997 году Адалио Санчес, тогда глава отдела исследований и разработок продуктов IBM ThinkPad, обратился к Нильсу Ридбеку с предложением о сотрудничестве в области интеграции мобильный телефон 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 обе компании согласились интегрировать технологию короткого соединения Ericsson в ноутбук ThinkPad и телефон Ericsson для достижения этой цели. Поскольку ни ноутбуки IBM ThinkPad, ни телефоны Ericsson в то время не занимали лидирующих позиций на своих рынках, Адалио Санчес и Нильс Ридбек согласились сделать технологию коротких ссылок открытым отраслевым стандартом, чтобы предоставить каждому игроку максимальный доступ к рынку. Эрикссон внесла свой вклад в технологию радиосвязи с короткими линиями связи, а IBM внесла 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 была запущена Bluetooth SIG, учредителями которой стали IBM и Ericsson, а 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 он был переработан. T39 Модель, 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.

Раннее внедрение Bluetooth в продукты бытовой электроники произошло в компании Vosi Technologies в Коста-Меса, Калифорния, США, и первоначально под контролем членов-учредителей, Беджана Амини и Тома Дэвидсона. Компания Vosi Technologies была создана девелопером Ивано Стегменга на основании патента США 6085078 для связи между сотовым телефоном и аудиосистемой автомобиля. В то время Sony / Ericsson занимала лишь незначительную долю рынка сотовых телефонов, на котором в США доминировали Nokia и Motorola. Из-за продолжающихся переговоров о предполагаемом лицензионном соглашении с Motorola, начавшихся в конце 1990-х годов, Воси не мог публично раскрыть намерение, интеграцию и первоначальную разработку других поддерживаемых устройств, которые должны были стать первыми ».Умный дом ”Подключенные к Интернету устройства.

Воси требовалось средство, позволяющее системе без проводного соединения обмениваться данными между автомобилем и другими устройствами в сети, поэтому был выбран метод связи Bluetooth, поскольку Wi-Fi еще не был доступен и не поддерживался на общедоступном рынке. Vosi начал разработку интегрированной автомобильной системы Vosi Cello и некоторых других подключенных к Интернету устройств, одно из которых должно было быть настольным устройством под названием Vosi Symphony, подключенным к сети с помощью Bluetooth. В ходе переговоров с Motorola Vosi представил и сообщил о своем намерении интегрировать Bluetooth в свои устройства. В начале 2000-х гг. судебная тяжба Завязался конфликт между Vosi и Motorola, который на неопределенный срок приостановил выпуск устройств. Позже Motorola внедрила его в свои устройства, что положило начало значительному распространению Bluetooth на публичном рынке из-за его большой доли рынка в то время.

Выполнение

Bluetooth работает на частотах от 2,402 до 2,480 ГГц, или 2,400 и 2,4835 ГГц, включая охранные полосы 2 Ширина на нижнем конце МГц и 3,5 Ширина МГц вверху.^[18] Это в глобально нелицензируемых (но не регулируемых) промышленных, научных и медицинских (ISM ) 2.4 Радиочастотный диапазон ближнего действия ГГц. Bluetooth использует радиотехнологию, называемую расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты. Bluetooth разделяет передаваемые данные на пакеты и передает каждый пакет по одному из 79 назначенных каналов Bluetooth. Каждый канал имеет пропускную способность 1 МГц. Обычно выполняет 1600 скачков в секунду, с адаптивная скачкообразная перестройка частоты (AFH) включен.^[18] Bluetooth с низким энергопотреблением использует 2 Разнос МГц, что соответствует 40 каналам.^[19]

Первоначально Гауссова 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 использоваться между совместимыми устройствами. Считается, что устройства, работающие с GFSK, работают в режиме базовой скорости (BR), где мгновенный битрейт из 1 Мбит / с возможно. Термин Enhanced Data Rate (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 BR / EDR радио.

В 2019 году Apple опубликовала расширение [1] называется HDR, который поддерживает скорость передачи данных до 8 Мбит / с.

Bluetooth — это пакетный протокол с архитектура ведущий / ведомый. Один мастер может связываться с семью подчиненными в одной пикосеть. Все устройства в данной пикосети используют часы, предоставленные мастером, в качестве основы для обмена пакетами. Основные часы тикают с периодом 312,5. мкс, два такта часов составляют слот 625 мкс, а два слота составляют пару слотов из 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.

Вышеизложенное не включает Bluetooth Low Energy, представленный в спецификации 4.0, которая использует тот же спектр, но несколько иначе.

Связь и связь

Главное устройство Bluetooth BR / EDR может связываться максимум с семью устройствами в пикосети (специализированная компьютерная сеть, использующая технологию Bluetooth), хотя не все устройства достигают этого максимума. Устройства могут переключаться ролями по соглашению, и подчиненное устройство может стать главным (например, гарнитура, инициирующая соединение с телефоном, обязательно начинается как главное устройство — как инициатор соединения — но впоследствии может работать как подчиненное устройство).

Базовая спецификация Bluetooth предусматривает соединение двух или более пикосетей для формирования scatternet, в котором определенные устройства одновременно играют ведущую роль в одной пикосети и ведомую роль в другой.

В любой момент времени данные могут передаваться между главным устройством и одним другим устройством (за исключением малоиспользуемого широковещательного режима). Мастер выбирает, к какому подчиненному устройству обращаться; обычно он быстро переключается с одного устройства на другое в по-круговой мода. Поскольку именно ведущее устройство выбирает, к какому ведомому устройству обращаться, тогда как ведомое устройство (теоретически) должно слушать в каждом слоте приема, быть ведущим — это более легкое бремя, чем быть ведомым. Возможно быть хозяином семи рабов; возможно быть подчиненным более чем одного мастера. Спецификация нечеткая в отношении требуемого поведения в рассеянных сетях.^[20]

Использует

Диапазоны Bluetooth-устройств по классам

Учебный класс	Максимум. разрешенная мощность	Тип. классифицировать[2] (м)
(мВт)	(дБм )
1	100	20	~100
1.5 (BT 5 Том 6 Часть A Раздел 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 разработанный для низкого энергопотребления с малым радиусом действия, основанный на низкой стоимости. трансивер микрочипы в каждом устройстве.^[21] Поскольку устройства используют систему радиосвязи (радиовещания), они не должны находиться в зоне прямой видимости друг друга; однако квазиоптический беспроводной путь должен быть жизнеспособным.^[22] 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 случаев промышленного использования, 100 метров (300 футов). .^[2] Bluetooth Marketing определяет, что диапазон Class 1 в большинстве случаев составляет 20–30 метров (66–98 футов), а диапазон Class 2 — 5–10 метров (16–33 футов).^[1] Фактический диапазон, достигаемый по данному каналу, будет зависеть от качества устройств на обоих концах канала, а также от условий воздуха между ними и других факторов.

Эффективный диапазон варьируется в зависимости от условий распространения, покрытия материала, вариантов производственных образцов, 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 намного ниже, чем указанные диапазоны прямой видимости продуктов Bluetooth.

Большинство приложений Bluetooth — это устройства класса 2 с батарейным питанием, с небольшой разницей в радиусе действия, является ли другой конец соединения устройством класса 1 или класса 2, поскольку устройство с низким энергопотреблением обычно устанавливает предел диапазона. В некоторых случаях эффективный диапазон канала передачи данных может быть расширен, когда устройство класса 2 подключается к приемопередатчику класса 1 с более высокой чувствительностью и мощностью передачи, чем типичное устройство класса 2.^[23] Однако в большинстве случаев устройства класса 1 имеют такую ​​же чувствительность, что и устройства класса 2. Соединение двух устройств класса 1 с высокой чувствительностью и большой мощностью может обеспечить дальность действия, намного 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 аналогичными устройствами без превышения установленных законом пределов выбросов.^[24][25][26]

Спецификация Bluetooth Core требует диапазона не менее 10 метров (33 футов), но нет верхнего предела фактического диапазона. Реализации производителей могут быть настроены для обеспечения диапазона, необходимого для каждого случая.^[2]

Профиль Bluetooth

Чтобы использовать беспроводную технологию Bluetooth, устройство должно иметь возможность интерпретировать определенные профили Bluetooth, которые являются определениями возможных приложений и определять общее поведение, которое устройства с поддержкой Bluetooth используют для связи с другими устройствами Bluetooth. Эти профили включают настройки для параметризации и управления связью с самого начала. Соблюдение профилей экономит время для новой передачи параметров до того, как двунаправленная связь станет действующей. Существует широкий спектр профилей Bluetooth, которые описывают множество различных типов приложений или вариантов использования устройств.^[27][28]

Список приложений

• Беспроводное управление и связь между мобильным телефоном и свободные руки гарнитура. Это было одно из первых приложений, ставших популярными.^[29]
• Беспроводное управление и связь между мобильным телефоном и Bluetooth-совместимой автомобильной стереосистемой (а иногда и между SIM-картой и автомобильным телефоном^[30][31]).
• Беспроводная связь между смартфоном и умный замок для отпирания дверей.
• Беспроводное управление телефонами, планшетами и портативными устройствами iOS и Android и связь с ними беспроводные колонки.^[32]
• Беспроводной Bluetooth-гарнитура и Внутренняя связь. Гарнитуру идиоматично иногда называют «Bluetooth».
• Беспроводная потоковая передача звука на наушники с коммуникационными возможностями или без них.
• Беспроводная потоковая передача данных, собранных фитнес-устройствами с поддержкой Bluetooth, на телефон или ПК.^[33]
• Беспроводная сеть между ПК в ограниченном пространстве и там, где требуется небольшая полоса пропускания.^[34]
• Беспроводная связь с устройствами ввода и вывода ПК, наиболее распространенными из которых являются мышь, клавиатура и принтер.
• Передача файлов, контактных данных, календарных встреч и напоминаний между устройствами с OBEX^[а] и обмен каталогами через FTP.^[35]
• Замена предыдущей проводной RS-232 последовательная связь в тестовом оборудовании, Приемники GPS, медицинское оборудование, сканеры штрих-кода и устройства контроля дорожного движения.
• Для элементов управления, где инфракрасный часто использовался.
• Для приложений с низкой пропускной способностью, где выше USB полоса пропускания не требуется, и желательно соединение без кабеля.
• Отправка небольших рекламных объявлений с рекламных щитов с поддержкой Bluetooth на другие обнаруживаемые устройства Bluetooth.^[36]
• Беспроводной мост между двумя Industrial Ethernet (например, PROFINET ) сети.
• Седьмой и восьмое поколение Игровые приставки Такие как Nintendo с Wii,^[37] и Sony с PlayStation 3 использовать Bluetooth для соответствующих беспроводных контроллеров.
• Коммутируемый доступ в Интернет на персональных компьютерах или КПК с использованием мобильного телефона с возможностью передачи данных в качестве беспроводного модема.
• Передача данных датчиков состояния здоровья с медицинских устройств на мобильный телефон на короткие расстояния, телеприставки или посвященный телездравоохранение устройств.^[38][39]
• Разрешение DECT телефон, чтобы звонить и отвечать на звонки от имени ближайшего мобильного телефона.
• Системы определения местоположения в реальном времени (RTLS) используются для отслеживания и определения местоположения объектов в реальном времени с помощью «узлов» или «тегов», прикрепленных к отслеживаемым объектам или встроенных в них, и «считывателей», которые принимают и обрабатывают беспроводные сигналы от этих тегов для определить их местонахождение.^[40]
• Приложение личной безопасности на мобильных телефонах для предотвращения кражи или потери вещей. Защищенный объект имеет маркер Bluetooth (например, метку), который постоянно обменивается данными с телефоном. Если связь разорвана (маркер находится вне зоны действия телефона), то срабатывает тревога. Это также можно использовать как человек за бортом тревога. Продукт, использующий эту технологию, доступен с 2009 года.^[41]
• Калгари, Альберта Канадское подразделение Roads Traffic использует данные, собранные с Bluetooth-устройств путешественников, для прогнозирования времени в пути и дорожных заторов для автомобилистов.^[42]
• Беспроводная передача звука (более надежная альтернатива FM-передатчики )
• Прямая трансляция видео на устройство визуального кортикального имплантата от Набила Фаттаха в университете Ньюкасла, 2017 г.^[43]
• Подключение контроллеры движения к ПК при использовании гарнитуры VR

Bluetooth против Wi-Fi (IEEE 802.11)

Bluetooth и Вай фай (Wi-Fi — это торговая марка продуктов, использующих IEEE 802.11 стандартов) имеют похожие приложения: настройка сетей, печать или передача файлов. Wi-Fi предназначен для замены высокоскоростных кабелей общего пользования. локальная сеть доступ в рабочие зоны или дома. Эту категорию приложений иногда называют беспроводные локальные сети (WLAN). Bluetooth был предназначен для портативного оборудования и его приложений. Категория приложений обозначена как беспроводные. личная сеть (WPAN). Bluetooth заменяет кабели в различных личных приложениях 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, в то время 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 в гарнитурах и пультах дистанционного управления, в то время как Wi-Fi лучше подходит 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 был недавно разработан, чтобы добавить к Wi-Fi дополнительные функции, подобные Bluetooth.^[44]

Устройства

Bluetooth присутствует во многих продуктах, таких как телефоны, компьютерные колонки, планшеты, медиаплееры, робототехнические системы, ноутбуки и игровое оборудование для консолей, а также некоторые устройства высокого разрешения гарнитуры, модемы, слуховые аппараты^[45] и даже часы.^[46] Учитывая разнообразие устройств, использующих Bluetooth, а также современное устаревание наушников. домкраты со стороны Apple, Google и других компаний, а также из-за отсутствия регулирования со стороны FCC, технология подвержена помехам.^[47] Тем не менее, Bluetooth полезен при передаче информации между двумя или более устройствами, которые находятся рядом друг 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.^[48] Устройства Bluetooth могут рекламировать все услуги, которые они предоставляют.^[49] Это упрощает использование сервисов, потому что больше безопасности, сетевой адрес а настройку разрешений можно автоматизировать, чем во многих других типах сетей.^[48]

Требования к компьютеру

Персональный компьютер, не имеющий встроенного Bluetooth, может использовать адаптер Bluetooth, который позволяет компьютеру связываться с устройствами Bluetooth. Хотя некоторые настольные компьютеры и самые последние ноутбуки поставляются со встроенным радиомодулем Bluetooth, для других требуется внешний адаптер, обычно в виде небольшого USB-порта »ключ.»

В отличие от своего предшественника, ИК-порт, для которого требуется отдельный адаптер для каждого устройства, Bluetooth позволяет нескольким устройствам связываться с компьютером через один адаптер.^[50]

Реализация операционной системы

За Microsoft платформы, Пакет обновления 2 для Windows XP и выпуски SP3 изначально работают с Bluetooth v1.1, v2.0 и v2.0 + EDR.^[51] Предыдущие версии требовали от пользователей установки собственных драйверов для своих адаптеров Bluetooth, которые напрямую не поддерживались Microsoft.^[52] Собственные Bluetooth-ключи Microsoft (поставляемые с их компьютерными устройствами Bluetooth) не имеют внешних драйверов и, следовательно, требуют 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 .^[51] Windows 7 работает с Bluetooth v2.1 + EDR и расширенным ответом на запрос (EIR).^[51]Стеки Bluetooth в Windows XP и Windows Vista / Windows 7 изначально поддерживают следующие профили Bluetooth: PAN, SPP, DUN, СПРЯТАННЫЙ, 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.^[51] Обычно рекомендуется установить последнюю версию драйвера поставщика и связанный с ним стек, чтобы иметь возможность использовать устройство Bluetooth в максимальной степени.

яблоко продукты работают с Bluetooth с Mac OS X v10.2, выпущенный в 2002 году.^[53]

Linux имеет два популярных Стеки Bluetooth, BlueZ и фторид. Стек BlueZ входит в состав большинства ядер Linux и изначально был разработан Qualcomm.^[54] Фторид, ранее известный как Bluedroid, включен в ОС Android и первоначально был разработан Broadcom.^[55]Также существует стек Affix, разработанный Nokia. Когда-то он был популярен, но не обновлялся с 2005 года.^[56]

FreeBSD включает Bluetooth с момента выпуска v5.0, реализованный через netgraph.^[57]

NetBSD включает Bluetooth с момента выпуска версии 4.0.^[58] Его стек Bluetooth был перенесен на OpenBSD также, однако позже OpenBSD удалил его как не поддерживаемый.^[59][60]

DragonFly BSD имеет реализацию Bluetooth в NetBSD с 1.11 (2008 г.).^[61] А netgraph -основанная реализация от FreeBSD также был доступен в дереве, возможно, отключен до 15.11.2014 и может потребовать дополнительной работы.^[62][63]

Технические характеристики и особенности

Технические условия были формализованы Bluetooth Special Interest Group (SIG) и официально объявлено 20 мая 1998 г.^[64] Сегодня в его состав входят более 30 000 компаний по всему миру.^[65] Это было установлено Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba, а позже к ним присоединились многие другие компании.

Поддержка всех версий стандартов Bluetooth обратная совместимость.^[66] Это позволяет последнему стандарту охватывать все старые версии.

Рабочая группа по основным спецификациям Bluetooth (CSWG) разрабатывает в основном 4 вида спецификаций:

• Согласно спецификации Bluetooth Core, цикл выпуска обычно составляет несколько лет.
• Дополнение к основной спецификации (CSA), цикл выпуска может составлять всего несколько раз в год.
• Дополнения к базовой спецификации (CSS), могут быть выпущены очень быстро
• Исправления (доступно для учетной записи пользователя: Ошибка входа в систему )

Bluetooth 1.0 и 1.0B

Версии 1.0 и 1.0B^{[нужна цитата ]} было много проблем, а производителям было сложно сделать свою продукцию совместимой. Версии 1.0 и 1.0B также включали обязательную передачу адреса аппаратного устройства Bluetooth (BD_ADDR) в процессе подключения (что делало анонимность невозможной на уровне протокола), что было серьезным препятствием для некоторых служб, запланированных для использования в среде Bluetooth.

Bluetooth 1.1

• Ратифицирован как Стандарт IEEE 802.15.1–2002^[67]
• Исправлено множество ошибок, обнаруженных в спецификациях v1.0B.
• Добавлена ​​возможность незашифрованных каналов.
• Индикатор уровня принимаемого сигнала (RSSI ).

Bluetooth 1.2

Основные улучшения включают:

• Более быстрое соединение и обнаружение
• Адаптивный расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (AFH), что повышает устойчивость к радиочастотные помехи избегая использования переполненных частот в скачкообразной последовательности.
• Более высокие скорости передачи на практике, чем в версии 1.1, до 721 кбит / с.^[68]
• Расширенные синхронные соединения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса по аудиоканалам, разрешая повторную передачу поврежденных пакетов, и могут дополнительно увеличивать задержку звука для обеспечения лучшей одновременной передачи данных.
• Интерфейс хост-контроллера (HCI) работа с трехпроводным UART.
• Ратифицирован как Стандарт IEEE 802.15.1–2005^[69]
• Введены режимы управления потоком и повторной передачи для L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR

Эта версия базовой спецификации Bluetooth была выпущена до 2005 года. Основное отличие заключается во введении расширенной скорости передачи данных (EDR) для более быстрой Передача данных. Битрейт EDR равен 3 Мбит / с, хотя максимальная скорость передачи данных (с учетом времени между пакетами и подтверждений) составляет 2,1 Мбит / с.^[68] EDR использует комбинацию GFSK и фазовая манипуляция модуляция (PSK) с двумя вариантами, π / 4-DQPSK и 8-ДПСК.^[70] EDR может обеспечить более низкое энергопотребление за счет уменьшения рабочий цикл.

Спецификация опубликована как Bluetooth v2.0 + EDR, что означает, что EDR является необязательной функцией. Помимо EDR, спецификация v2.0 содержит другие незначительные улучшения, и продукты могут претендовать на соответствие «Bluetooth v2.0» без поддержки более высокой скорости передачи данных. По крайней мере, на одном коммерческом устройстве в технических данных указано «Bluetooth v2.0 без EDR».^[71]

Bluetooth 2.1 + EDR

Bluetooth Core Specification Version 2.1 + EDR была принята Bluetooth SIG 26 июля 2007 года.^[70]

Заголовок версии 2.1: безопасное простое сопряжение (SSP): это улучшает процесс сопряжения для устройств Bluetooth, одновременно повышая эффективность использования и безопасность.^[72]

Версия 2.1 позволяет различные другие улучшения, в том числе 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.

Bluetooth 3.0 + HS

Версия 3.0 + HS базовой спецификации Bluetooth^[70] был принят 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 для согласования и установления используется канал Bluetooth, а трафик с высокой скоростью передачи данных передается по совместно размещенному 802.11 связь.

Основная новая функция — AMP (альтернативный MAC / PHY), добавление 802.11 как скоростной транспорт. Высокоскоростная часть спецификации не является обязательной, и, следовательно, только устройства с логотипом «+ HS» на самом деле поддерживают высокоскоростную передачу данных Bluetooth через 802.11. Устройство Bluetooth v3.0 без суффикса «+ HS» требуется только для поддержки функций, представленных в основной спецификации версии 3.0.^[73] или более ранней версии Дополнения к основной спецификации 1.^[74]

L2CAP Расширенные режимы

Расширенный режим повторной передачи (ERTM) реализует надежный канал L2CAP, в то время как потоковый режим (SM) реализует ненадежный канал без повторной передачи или управления потоком. Представлено в Дополнении 1 к основной спецификации.

Альтернативный MAC / PHY

Позволяет использовать альтернативу MAC и PHYs для передачи данных профиля Bluetooth. Радиомодуль Bluetooth по-прежнему используется для обнаружения устройств, начального подключения и настройки профиля. Однако, когда необходимо отправить большие объемы данных, высокоскоростной альтернативный MAC PHY 802.11 (обычно связанный с Wi-Fi) передает данные. Это означает, что Bluetooth использует проверенные модели подключения с низким энергопотреблением, когда система находится в режиме ожидания, и более быстрое радио, когда он должен отправлять большие объемы данных. Для ссылок AMP требуются расширенные режимы L2CAP.

Одноадресные данные без установления соединения

Позволяет отправлять служебные данные без установления явного канала L2CAP. Он предназначен для использования приложениями, которым требуется низкая задержка между действиями пользователя и повторным подключением / передачей данных. Это подходит только для небольших объемов данных.

Улучшенный контроль мощности

Обновляет функцию управления мощностью, чтобы удалить управление мощностью без обратной связи, а также прояснить неоднозначности в управлении мощностью, вносимые новыми схемами модуляции, добавленными для EDR. Улучшенное управление мощностью устраняет двусмысленность, задавая ожидаемое поведение. Эта функция также добавляет управление мощностью с обратной связью, что означает, что фильтрация RSSI может начинаться при получении ответа. Кроме того, введен запрос «сразу перейти на максимальную мощность». Ожидается, что это решит проблему потери связи с гарнитурой, которая обычно наблюдается, когда пользователь кладет свой телефон в карман на противоположной стороне от гарнитуры.

Сверхширокополосный

Функция высокой скорости (AMP) Bluetooth v3.0 изначально предназначалась для UWB, но WiMedia Alliance, орган, ответственный за разновидность UWB, предназначенную для Bluetooth, объявил в марте 2009 года о своем расформировании, и в конечном итоге UWB был исключен из спецификации Core v3.0.^[75]

16 марта 2009 г. WiMedia Alliance объявил, что заключает соглашения о передаче технологий для WiMedia Сверхширокополосный (UWB) спецификации. WiMedia передала все текущие и будущие спецификации, включая работу над будущими высокоскоростными и оптимизированными по мощности реализациями, в Bluetooth Special Interest Group (SIG), Беспроводной USB Promoter Group и Форум разработчиков USB. После успешного завершения передачи технологий, маркетинга и связанных административных вопросов WiMedia Alliance прекратил свою деятельность.^{[76][77][78][79][80]}

В октябре 2009 г. Bluetooth Special Interest Group приостановлено развитие UWB как части альтернативного решения MAC / PHY, Bluetooth v3.0 + HS. Небольшое, но значительное количество бывших WiMedia члены не подписали и не будут подписывать необходимые соглашения для IP передача. Bluetooth SIG сейчас находится в процессе оценки других вариантов своей долгосрочной дорожной карты.^[81][82][83]

Bluetooth 4.0

Bluetooth SIG завершил Базовую спецификацию Bluetooth версии 4.0 (называемую Bluetooth Smart) и был принят 30 июня 2010 г.. Это включает в себя Классический Bluetooth, Bluetooth высокая скорость и Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) протоколы. Высокая скорость Bluetooth основана на Wi-Fi, а классический Bluetooth состоит из устаревших протоколов Bluetooth.

Bluetooth с низким энергопотреблением, ранее известный как Wibree,^[84] это подмножество Bluetooth v4.0 с совершенно новым стеком протоколов для быстрого создания простых ссылок. 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 монетная ячейка. Конструкции микросхем допускают два типа реализации: двухрежимную, одномодовую и улучшенные предыдущие версии.^[85] Предварительные имена Wibree и Bluetooth ULP (Ultra Low Power) были заброшены, и какое-то время использовалось имя BLE. В конце 2011 года были представлены новые логотипы «Bluetooth Smart Ready» для хостов и «Bluetooth Smart» для датчиков в качестве общедоступного лица BLE.^[86]

В сравнении с Классический Bluetooth, Bluetooth Low Energy предназначен для обеспечения значительного снижения энергопотребления и затрат при сохранении аналогичная дальность связи. Что касается увеличения времени автономной работы устройств Bluetooth, BLE представляет собой значительный прогресс.

• В одномодовой реализации реализован только стек протоколов с низким энергопотреблением. Диалог Полупроводник,^[87] STMicroelectronics,^[88] АМИККОМ,^[89] CSR,^[90] Nordic Semiconductor^[91] и Инструменты Техаса^[92] выпустили одномодовые решения Bluetooth Low Energy.
• В двухрежимном исполнении функциональность Bluetooth Smart интегрирована в существующий классический контроллер Bluetooth. По состоянию на март 2011 г., следующие полупроводниковые компании объявили о выпуске микросхем, соответствующих стандарту: Qualcomm-Atheros, CSR, Broadcom^[93][94] и Инструменты Техаса. Совместимая архитектура разделяет все существующие радиомодули и функции Classic Bluetooth, что приводит к незначительному увеличению стоимости по сравнению с Classic Bluetooth.

Сниженные по стоимости одномодовые микросхемы, которые обеспечивают высокую степень интеграции и компактность устройств, имеют легкий Link Layer, обеспечивающий работу в режиме ожидания со сверхнизким энергопотреблением, простое обнаружение устройств и надежную многоточечную передачу данных с улучшенным энергосбережением и безопасностью. зашифрованные соединения по минимально возможной цене.

Общие улучшения в версии 4.0 включают изменения, необходимые для облегчения режимов BLE, а также службы Generic Attribute Profile (GATT) и Security Manager (SM) с AES Шифрование.

Приложение 2 к основным спецификациям было обнародовано в декабре 2011 года; он содержит улучшения интерфейса аудио хост-контроллера и уровня адаптации высокоскоростного протокола (802.11).

Дата принятия Дополнения 3 к основной спецификации, редакция 2 — 24 июля 2012 г.

Приложение 4 к основной спецификации утверждено 12 февраля 2013 года.

Bluetooth 4.1

Bluetooth SIG объявил об официальном принятии спецификации Bluetooth v4.1 4 декабря 2013 года. Эта спецификация представляет собой инкрементное обновление программного обеспечения для спецификации Bluetooth v4.0, а не обновление оборудования. Обновление включает дополнения к базовой спецификации Bluetooth (CSA 1, 2, 3 и 4) и добавляет новые функции, которые повышают удобство использования для потребителей. К ним относятся усиленная поддержка сосуществования для LTE, скорости массового обмена данными и помощь разработчикам в инновациях, позволяя устройствам поддерживать несколько ролей одновременно.^[95]

Новые возможности этой спецификации включают:

• Сигнализация сосуществования мобильных беспроводных услуг
• Смещение поезда и обобщенное чересстрочное сканирование
• Направленная реклама с низким рабочим циклом
• L2CAP-ориентированные и выделенные каналы с управлением потоком на основе кредита
• Двойной режим и топология
• Топология канального уровня LE
• 802.11n PAL
• Обновления аудио архитектуры для широкополосной речи
• Интервал быстрой рекламы данных
• Ограниченное время открытия^[96]

Обратите внимание, что некоторые функции уже были доступны в Дополнении к базовой спецификации (CSA) до выпуска v4.1.

Bluetooth 4.2

Выпущенный 2 декабря 2014 года, он представляет функции для Интернет вещей.

Основные области улучшения:

• Мало энергии Безопасное соединение с Пакет данных Увеличение длины
• Link Layer Конфиденциальность с помощью расширенных политик фильтров сканера
• протокол Интернета Профиль поддержки (IPSP) версия 6 готов для Bluetooth Smart вещи для поддержки подключенного дома

Старое оборудование Bluetooth может получать функции 4.2, такие как увеличение длины пакета данных и повышенную конфиденциальность через обновления прошивки.^[97][98]

Bluetooth 5

Bluetooth SIG выпустила Bluetooth 5 6 декабря 2016 года. Его новые функции в основном сосредоточены на новых Интернет вещей технологии. Sony первой объявила о поддержке Bluetooth 5.0 в своем Xperia XZ Premium в феврале 2017 года во время Mobile World Congress 2017.^[99] Самсунг Galaxy S8 запущен с поддержкой Bluetooth 5 в апреле 2017 года. В сентябре 2017 года iPhone 8, 8 Plus и iPhone X также запущен с поддержкой Bluetooth 5. яблоко также интегрировал Bluetooth 5 в свой новый HomePod предложение выпущено 9 февраля 2018 г.^[100] Маркетинг опускает число точек; так что это просто «Bluetooth 5» (в отличие от Bluetooth 4.0).^{[нужна цитата ]} Это изменение сделано для того, чтобы «упростить наш маркетинг, более эффективно сообщать о преимуществах для пользователей и упростить оповещение рынка о важных технологических обновлениях».^[101]

Bluetooth 5 обеспечивает: BLE, варианты, которые могут удвоить скорость (2 Мбит / с) за счет дальности или до четырехкратного диапазона за счет скорости передачи данных. Увеличение числа передач может быть важным для Интернет вещей устройства, к которым подключается множество узлов по всему дому. Bluetooth 5 добавляет функциональность для сервисов без установления соединения, таких как навигация с учетом местоположения^[102] Bluetooth-соединений с низким энергопотреблением.^{[103][104][105]}

Основные области улучшения:

• Маска доступности слотов (SAM)
• 2 Мбит / с PHY для LE
• LE большой дальности
• Реклама без подключения к сети с высокой нагрузкой
• Рекламные расширения LE
• Алгоритм выбора канала LE # 2

Функции, добавленные в CSA5 — интегрированы в v5.0:

• Более высокая выходная мощность

В этой версии спецификации были удалены следующие функции:

• Парк Стэйт^[106]

Bluetooth 5.1

Bluetooth SIG представила Bluetooth 5.1 21 января 2019 года.

Основные области улучшения:

• Угол прибытия (AoA) и угол отправления (AoD), которые используются для определения местоположения и отслеживания устройств.
• Индекс рекламных каналов
• Кеширование GATT
• Пакет незначительных улучшений 1:
  • Поддержка HCI для ключей отладки в LE Secure Connections
  • Механизм обновления точности часов сна
  • Поле ADI в данных ответа на сканирование
  • Взаимодействие между QoS и спецификацией потока
  • Блокировать классификацию каналов хоста для вторичной рекламы
  • Разрешить отображение SID в отчетах об ответах на сканирование
  • Укажите поведение при нарушении правил
• Периодическая передача синхронизации рекламы

Функции, добавленные в Дополнение к базовой спецификации (CSA) 6 — интегрированы в v5.1:

• Модели
• Модель на основе сетки иерархия

В этой версии спецификации были удалены следующие функции:

• Ключи от единиц

Bluetooth 5.2

31 декабря 2019 года Bluetooth SIG опубликовал Базовую спецификацию Bluetooth версии 5.2. В новой спецификации добавлены новые функции:^[107]

• LE Audio: анонсирован в январе 2020 года на CES посредством Bluetooth SIG, LE Audio будет работать на Bluetooth с низким энергопотреблением радио снижает расход заряда батареи и позволяет протоколу передавать звук и добавлять такие функции, как один набор наушников, подключаемых к нескольким источникам звука, или несколько наушников, подключаемых к одному источнику^[108][109] Он использует новый Кодек LC3. BLE Audio также добавит поддержку слуховых аппаратов.^[110]

• Enhanced Attribute Protocol (EATT), улучшенная версия Attribute Protocol (ATT)
• LE Управление мощностью
• LE изохронные каналы

Техническая информация

Архитектура

Программного обеспечения

Стремясь расширить совместимость устройств Bluetooth, устройства, соответствующие стандарту, используют интерфейс, называемый HCI (интерфейс хост-контроллера), между хост-устройством (например, ноутбуком, телефоном) и устройством Bluetooth (например, беспроводной гарнитурой Bluetooth).

Протоколы высокого уровня, такие как SDP (протокол, используемый для поиска других устройств Bluetooth в пределах диапазона связи, также отвечающий за обнаружение функции устройств в диапазоне), RFCOMM (протокол, используемый для эмуляции соединений через последовательный порт) и TCS (протокол управления телефонией) взаимодействовать 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

Аппаратное обеспечение, составляющее устройство Bluetooth, логически состоит 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 запуск Link Controller; и взаимодействует с хост-устройством; но некоторые функции могут быть делегированы аппаратному обеспечению. Контроллер канала отвечает за обработку основной полосы частот и управление протоколами ARQ и FEC физического уровня. Кроме того, он выполняет функции передачи (как асинхронные, так и синхронные), кодирование звука (например, SBC (кодек) ) и шифрование данных. ЦП устройства отвечает за выполнение инструкций, связанных с Bluetooth на главном устройстве, с целью 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 на короткие расстояния беспроводной устройство. Устройства Bluetooth сфабрикованный на RF CMOS Интегральная схема (RF схема ) фишки.^[5][111]

Стек протоколов Bluetooth

Bluetooth определяется как архитектура протокола уровня, состоящая из основных протоколов, протоколов замены кабеля, протоколов управления телефонией и принятых протоколов.^[112] Обязательными протоколами для всех стеков Bluetooth являются LMP, L2CAP и SDP. Кроме того, устройства, которые общаются с Bluetooth почти повсеместно, могут использовать следующие протоколы: HCI и RFCOMM.^{[нужна цитата ]}

Менеджер ссылок

Link Manager (LM) — это система, которая управляет установлением соединения между устройствами. Он отвечает за установление, аутентификацию и настройку ссылки. Link Manager находит других менеджеров и связывается с ними через протокол управления LMP-канала. Для выполнения своей функции в качестве поставщика услуг LM использует услуги, включенные в Link Controller (LC). Протокол Link Manager в основном состоит из нескольких PDU (протокольных блоков данных), которые отправляются с одного устройства на другое. Ниже приводится список поддерживаемых услуг:

• Передача и прием данных.
• Запрос имени
• Запрос адреса ссылки.
• Установление связи.
• Аутентификация.
• Согласование режима соединения и установления соединения.

Интерфейс хост-контроллера

Интерфейс хост-контроллера обеспечивает командный интерфейс для контроллера и диспетчера каналов, который позволяет получить доступ к состоянию оборудования и регистрам управления. Этот интерфейс обеспечивает уровень доступа для всех устройств Bluetooth. Уровень HCI машины обменивается командами и данными с прошивкой HCI, присутствующей в устройстве Bluetooth. Одна из наиболее важных задач HCI, которую необходимо выполнить, — это автоматическое обнаружение других устройств Bluetooth, находящихся в радиусе действия.

Протокол управления логическим каналом и адаптации

В Протокол управления логическим каналом и адаптации (L2CAP) используется для мультиплексирования нескольких логических соединений между двумя устройствами с использованием разных протоколов более высокого уровня. Обеспечивает сегментацию и повторную сборку эфирных пакетов.

В Базовый режиме L2CAP предоставляет пакеты с настраиваемой полезной нагрузкой до 64 КБ, 672 байта по умолчанию MTU и 48 байтов в качестве минимального обязательного поддерживаемого MTU.

В Повторная передача и управление потоком В режимах L2CAP можно настроить либо изохронные данные, либо надежные данные для каждого канала путем выполнения повторных передач и проверок CRC.

Приложение 1 к базовой спецификации Bluetooth добавляет к базовой спецификации два дополнительных режима L2CAP. Эти режимы фактически не рекомендуют исходные режимы повторной передачи и управления потоком:

Расширенный режим ретрансляции (ERTM)

Этот режим является улучшенной версией исходного режима повторной передачи. Этот режим обеспечивает надежный канал L2CAP.

Потоковый режим (SM)

Это очень простой режим без повторной передачи или управления потоком. Этот режим обеспечивает ненадежный канал L2CAP.

Надежность в любом из этих режимов необязательно и / или дополнительно гарантируется радиоинтерфейсом Bluetooth BDR / EDR нижнего уровня путем настройки количества повторных передач и таймаута сброса (времени, по истечении которого радиостанция сбрасывает пакеты). Последовательность по порядку гарантируется нижним уровнем.

Только каналы L2CAP, настроенные в ERTM или SM, могут работать по логическим каналам AMP.

Протокол обнаружения сервисов

В Протокол обнаружения сервисов (SDP) позволяет устройству обнаруживать услуги, предлагаемые другими устройствами, и связанные с ними параметры. Например, когда вы используете мобильный телефон с гарнитурой Bluetooth, телефон использует SDP для определения Профили Bluetooth гарнитура может использовать (профиль гарнитуры, профиль громкой связи (HFP), Расширенный профиль распространения звука (A2DP) и т. д.), а также настройки мультиплексора протоколов, необходимые для подключения телефона к гарнитуре с помощью каждого из них. Каждая услуга обозначена Универсальный уникальный идентификатор (UUID), официальным службам (профилям Bluetooth) назначается краткая форма UUID (16 бит, а не полные 128).

Радиочастотная связь

Радиочастотная связь (RFCOMM) — это протокол замены кабеля, используемый для создания виртуального последовательного потока данных. RFCOMM обеспечивает передачу двоичных данных и эмулирует EIA-232 (ранее RS-232) управляют сигналами на уровне основной полосы частот Bluetooth, т.е.это эмуляция последовательного порта.

RFCOMM предоставляет пользователю простой и надежный поток данных, аналогичный TCP. Он используется непосредственно многими профилями, связанными с телефонией, 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 большинстве операционных систем. Кроме того, приложения, которые использовали последовательный порт для связи, могут быть быстро перенесены на использование RFCOMM.

Протокол инкапсуляции сети Bluetooth

В Протокол инкапсуляции сети Bluetooth (BNEP) используется для передачи данных другого стека протоколов через канал L2CAP. Его основная цель — передача IP-пакетов в профиле Personal Area Networking Profile. BNEP выполняет аналогичную функцию. ЩЕЛЧОК в беспроводной локальной сети.

Транспортный протокол управления аудио / видео

В Транспортный протокол управления аудио / видео (AVCTP) используется профилем удаленного управления для передачи команд AV / C по каналу L2CAP. Кнопки управления музыкой на стереогарнитуре используют этот протокол для управления музыкальным плеером.

Транспортный протокол распространения аудио / видео

В Транспортный протокол распространения аудио / видео (AVDTP) используется расширенным аудиораспределением (A2DP ) для потоковой передачи музыки на стереогарнитуры через L2CAP канал, предназначенный для профиля распространения видео при передаче по Bluetooth.

Протокол управления телефонией

В Протокол управления телефонией — двоичный (TCS BIN) — это битовый протокол, который определяет сигнализацию управления вызовами для установления 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

Принятые протоколы определены другими организациями-разработчиками стандартов и включены в стек протоколов Bluetooth, что позволяет Bluetooth кодировать протоколы только при необходимости. Принятые протоколы включают:

Протокол точка-точка (ППС)

Стандартный протокол Интернета для транспортировки Дейтаграммы IP по каналу «точка-точка».

TCP / IP / UDP

Основные протоколы для набора протоколов TCP / IP

Протокол обмена объектами (OBEX)

Протокол сеансового уровня для обмена объектами, предоставляющий модель для представления объектов и операций

Среда беспроводных приложений / Протокол беспроводных приложений (WAE / WAP)

WAE определяет структуру приложений для беспроводных устройств, а WAP — это открытый стандарт, обеспечивающий доступ мобильных пользователей к телефонным и информационным услугам.^[112]

Исправление ошибок основной полосы частот

В зависимости от типа пакета отдельные пакеты могут быть защищены исправление ошибки, либо 1/3 балла прямое исправление ошибок (FEC) или 2/3 скорости. Кроме того, пакеты с CRC будут повторно передаваться до тех пор, пока не будут подтверждены автоматический повторный запрос (ARQ).

Настройка подключений

Любое устройство Bluetooth в обнаруживаемый режим передает по запросу следующую информацию:

• Имя устройства
• Класс устройства
• Перечень услуг
• Техническая информация (например: характеристики устройства, производитель, используемая спецификация Bluetooth, смещение часов)

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 услуг устройства может потребоваться сопряжение или принятие его владельцем, но само соединение может быть инициировано любым устройством и удерживаться до тех пор, пока оно не выйдет за пределы диапазона. Некоторые устройства могут быть подключены только к одному устройству за раз, и подключение к ним не позволяет им подключаться к другим устройствам и появляться в запросах до тех пор, пока они не отключатся 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.

Для большинства сотовых телефонов по умолчанию в названии Bluetooth указаны производитель и модель 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 зоне действия может находиться несколько сотовых телефонов с именем T610 (видеть Bluejacking ).

Сопряжение и связывание

Мотивация

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 связь, и связь создается посредством процесса, называемого спаривание. 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 предполагает некоторый уровень взаимодействия с пользователем. Это взаимодействие с пользователем подтверждает идентичность устройств. По завершении сопряжения между двумя устройствами образуется связь, позволяющая этим двум устройствам подключаться в будущем без повторения процесса сопряжения для подтверждения идентичности устройства. При желании пользователь может удалить взаимосвязь.

Выполнение

Во время сопряжения два устройства устанавливают связь, создавая поделился секретом известный как ключ связи. Если оба устройства хранят один и тот же ключ связи, они считаются парный или же связанный. Устройство, которое хочет общаться только с подключенным устройством, может криптографически аутентифицировать идентичность другого устройства, убедившись, что это то же устройство, с которым оно было ранее сопряжено. После создания ключа ссылки аутентифицированный Асинхронное соединение без подключения (ACL) связь между устройствами может быть зашифрованный для защиты передаваемых данных от подслушивание. 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, следовательно, 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

Механизмы сопряжения значительно изменились с введением Secure Simple Pairing в Bluetooth v2.1. Ниже приводится краткое описание механизмов сопряжения:

• Устаревшее сопряжение: Это единственный метод, доступный в Bluetooth v2.0 и ранее. Каждое устройство должно входить в Пин-код; соединение будет успешным только в том случае, если оба устройства введут один и тот же PIN-код. Любая 16-байтовая строка UTF-8 может использоваться как PIN-код; однако не все устройства могут вводить все возможные PIN-коды.
  • Ограниченные устройства ввода: Очевидным примером этого класса устройств является гарнитура громкой связи Bluetooth, у которой обычно мало входов. Эти устройства обычно имеют фиксированный PIN-код, например «0000» или «1234», которые жестко запрограммированы в устройстве.
  • Цифровые устройства ввода: Мобильные телефоны являются классическим примером таких устройств. Они позволяют пользователю вводить числовое значение длиной до 16 цифр.
  • Буквенно-цифровые устройства ввода: ПК и смартфоны являются примерами таких устройств. Они позволяют пользователю вводить полный текст UTF-8 в качестве PIN-кода. При сопряжении с менее функциональным устройством пользователь должен знать об ограничениях ввода на другом устройстве; нет механизма, доступного для способного устройства, чтобы определить, как оно должно ограничивать доступный ввод, который может использовать пользователь.
• Безопасное простое сопряжение (SSP): это требуется для Bluetooth v2.1, хотя устройство Bluetooth v2.1 может использовать только устаревшее сопряжение для взаимодействия с устройством v2.0 или более ранней версии. Secure Simple Pairing использует форму криптография с открытым ключом, а некоторые типы могут помочь защитить от человек посередине, или MITM-атаки. SSP имеет следующие механизмы аутентификации:
  • Просто работает: Как следует из названия, этот метод просто работает, без взаимодействия с пользователем. Однако устройство может предложить пользователю подтвердить процесс сопряжения. Этот метод обычно используется гарнитурами с минимальными возможностями ввода-вывода и более безопасен, чем механизм фиксированного PIN-кода, который этот ограниченный набор устройств использует для устаревшего сопряжения. Этот метод не обеспечивает защиту «человек посередине» (MITM).
  • Числовое сравнение: Если у обоих устройств есть дисплей, и хотя бы одно из них может принимать двоичный ввод данных «да / нет», они могут использовать числовое сравнение. Этот метод отображает 6-значный цифровой код на каждом устройстве. Пользователь должен сравнить числа, чтобы убедиться, что они идентичны. Если сравнение прошло успешно, пользователь (пользователи) должен подтвердить соединение на устройстве (ах), которое может принимать ввод. Этот метод обеспечивает защиту MITM, предполагая, что пользователь подтверждает на обоих устройствах и действительно выполняет сравнение правильно.
  • Вход с ключом: Этот метод может использоваться между устройством с дисплеем и устройством с вводом с цифровой клавиатуры (например, с клавиатурой) или двумя устройствами с вводом с цифровой клавиатуры. В первом случае на дисплее отображается 6-значный цифровой код пользователю, который затем вводит код с клавиатуры. Во втором случае пользователь каждого устройства вводит одно и то же 6-значное число. Оба этих случая обеспечивают защиту MITM.
  • Из группы (OOB): этот метод использует внешние средства связи, такие как связь ближнего поля (NFC) для обмена некоторой информацией, используемой в процессе сопряжения. Сопряжение завершается с помощью радиомодуля Bluetooth, но требует информации от механизма OOB. Это обеспечивает только тот уровень защиты MITM, который присутствует в механизме OOB.

SSP считается простым по следующим причинам:

• В большинстве случаев пользователю не требуется создавать ключ доступа.
• Для случаев использования, не требующих защиты MITM, взаимодействие с пользователем можно исключить.
• За числовое сравнение, Защита MITM может быть достигнута путем простого сравнения пользователем.
• Использование OOB с NFC позволяет создавать пары, когда устройства просто приближаются, вместо того, чтобы требовать длительного процесса обнаружения.

Проблемы безопасности

До версии 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 XOR атаки для получения ключа шифрования.

• Отключение шифрования требуется для нескольких обычных операций, поэтому сложно определить, отключено ли шифрование по уважительной причине или из-за атаки на систему безопасности.

Bluetooth v2.1 решает эту проблему следующими способами:

• Шифрование требуется для всех подключений, отличных от SDP (Service Discovery Protocol).
• Новая функция паузы и возобновления шифрования используется для всех обычных операций, требующих отключения шифрования. Это позволяет легко идентифицировать нормальную работу от атак безопасности.
• Ключ шифрования необходимо обновить до истечения срока его действия.

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.

Безопасность

Обзор

Bluetooth инструменты конфиденциальность, аутентификация и ключ вывод с пользовательскими алгоритмами на основе БЕЗОПАСНЕ + блочный шифр. 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.^[113]В E0 потоковый шифр 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.^[114]

В сентябре 2008 г. Национальный институт стандартов и технологий (NIST) опубликовал Руководство по безопасности Bluetooth в качестве справочного материала 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 устройств чтения смарт-карт.^[115]

Bluetooth v2.1, завершенный в 2007 году, а потребительские устройства впервые появились в 2009 году, вносит значительные изменения в безопасность Bluetooth, включая сопряжение. Увидеть парные механизмы раздел для получения дополнительной информации об этих изменениях.

Bluejacking

Bluejacking — это отправка изображения или сообщения от одного пользователя ничего не подозревающему пользователю с помощью беспроводной технологии Bluetooth. Обычные приложения включают короткие сообщения, например, «Вас только что взяли!»^[116] Bluejacking не предполагает удаления или изменения каких-либо данных с устройства.^[117] 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^{[нужна цитата ]}.

История проблем безопасности

2001–2004

В 2001 году Якобссон и Ветцель из Bell Laboratories обнаружил недостатки в протоколе сопряжения Bluetooth, а также указал на уязвимости в схеме шифрования.^[118] 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.^[119] В последующем эксперименте Мартин Херфурт из trifinite.group смог провести полевые испытания в CeBIT ярмарочные площади, демонстрирующие важность проблемы для всего мира. Новая атака называется BlueBug был использован для этого эксперимента.^[120] В 2004 году первая предполагаемая вирус использование Bluetooth для распространения среди мобильных телефонов появилось на ОС Symbian.^[121]Впервые вирус был описан Лаборатория Касперского и требует, чтобы пользователи подтвердили установку неизвестного программного обеспечения, прежде чем оно сможет распространяться. Вирус был написан в качестве подтверждения концепции группой вирусописателей, известной как «29A», и разослан антивирусным группам. Таким образом, его следует рассматривать как потенциальную (но не реальную) угрозу безопасности технологии Bluetooth или ОС Symbian поскольку вирус никогда не распространялся за пределы этой системы. В августе 2004 г. был проведен эксперимент по установлению мировых рекордов (см. Также Снайперский Bluetooth ) показал, что диапазон радиомодулей Bluetooth класса 2 можно расширить до 1,78 км (1,11 мили) с помощью направленных антенн и усилителей сигнала.^[122]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 на устройство Bluetooth невозможна, если злоумышленник не знает его адрес Bluetooth и каналы для передачи, хотя это можно сделать в течение нескольких минут, если устройство используется.^[123]

2005

В январе 2005 г. мобильный вредоносное ПО всплыл червь, известный как Ласко. Червь начал атаковать мобильные телефоны, использующие ОС Symbian (Платформа Series 60 ) с помощью устройств с поддержкой Bluetooth для репликации и распространения на другие устройства. Червь устанавливается автоматически и запускается после того, как 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 .SIS файлы на устройстве, что позволяет репликацию на другое устройство с помощью съемных носителей (Secure Digital, CompactFlash, так далее.). Червь может сделать мобильное устройство нестабильным.^[124]

В апреле 2005 г. Кембриджский университет исследователи безопасности опубликовали результаты своей реальной реализации пассивных атак на На основе PIN-кода сопряжение 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 ключа возможно для определенных классов устройств, таких как мобильные телефоны.^[125]

В июне 2005 года Янив Шакед^[126] и Авишайская шерсть^[127] опубликовал документ, описывающий как пассивные, так и активные методы получения PIN-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 устройства повторить процесс 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 повторно вводил PIN-код во время атаки, когда устройство запрашивает его. Кроме того, эта активная атака, вероятно, требует специального оборудования, поскольку большинство имеющихся в продаже устройств Bluetooth не могут обеспечить необходимое время.^[128]

В августе 2005 г. полиция г. Кембриджшир, Англия, выпустила предупреждения о ворах, использующих телефоны с поддержкой Bluetooth для отслеживания других устройств, оставленных в автомобилях. Полиция советует пользователям убедиться, что любые мобильные сетевые соединения деактивированы, если ноутбуки и другие устройства остаются в таком состоянии.^[129]

2006

В апреле 2006 г. исследователи из Безопасная сеть и F-Secure опубликовал отчет, в котором предупреждает о большом количестве устройств, оставшихся в видимом состоянии, и опубликовал статистические данные о распространении различных служб Bluetooth и легкости распространения возможного Bluetooth-червя.^[130]

В октябре 2006 года на люксембургской конференции по безопасности Hack.lu Кевин Финистер и Тьерри Золлер продемонстрировали и выпустили удаленную корневую оболочку через Bluetooth на Mac OS X v10.3.9 и v10.4. Они также продемонстрировали первый взломщик Bluetooth PIN и Linkkeys, основанный на исследованиях Wool and Shaked.^[131]

2017

В апреле 2017 года исследователи безопасности из Armis обнаружили несколько эксплойтов в программном обеспечении Bluetooth на различных платформах, в том числе Майкрософт Виндоус, Linux, Яблоко iOS, и Google Android. Эти уязвимости в совокупности называются «BlueBorne «. Эксплойты позволяют злоумышленнику подключаться к устройствам или системам без аутентификации и могут дать им» практически полный контроль над устройством «. Армис связалась с разработчиками Google, Microsoft, Apple, Samsung и Linux, позволив им внести исправления в свое программное обеспечение до согласованного объявления. уязвимостей 12 сентября 2017 г.^[132]

2018

В июле 2018 года исследователи из Израильского технологического института Технион выявили уязвимость системы безопасности в последних процедурах сопряжения Bluetooth: Secure Simple Pairing и LE Secure Connections.^[133][134]

2019

В августе 2019 года исследователи в области безопасности из Сингапурского университета технологий и дизайна, Центра информационной безопасности им. Гельмгольца и Оксфордского университета обнаружили уязвимость в процессе согласования ключей, которая «перебирает согласованные ключи шифрования, расшифровывает перехваченный шифрованный текст и вводит действительный зашифрованные сообщения (в реальном времени). «.^[135][136]

Проблемы со здоровьем

Bluetooth использует радиочастота спектр в диапазоне 2.402 ГГц до 2,480 Диапазон ГГц,^[137] это неионизирующее излучение с шириной полосы, аналогичной той, которая используется в беспроводных и мобильных телефонах. На сегодняшний день не было продемонстрировано никаких конкретных доказательств вреда, даже если беспроводная передача была включена МАИР в возможном канцероген список. Максимальная выходная мощность радиомодуля Bluetooth составляет 100 мВт для класса 1, 2,5 мВт для класса 2 и 1 мВт для устройств класса 3. Даже максимальная мощность в классе 1 — это более низкий уровень, чем у мобильных телефонов с самым низким энергопотреблением.^[138] UMTS и W-CDMA выход 250 мВт, GSM1800 / 1900 выходы 1000 мВт и GSM850 / 900 выходы 2000 мВт.

Премиальные программы

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 продуктах для спорта, фитнеса и здравоохранения. Конкурс был направлен на стимулирование новых рынков.^[139]

В 2013 году чемпионат мира по инновациям Bluetooth превратился в награду за прорыв в области Bluetooth. Впоследствии компания Bluetooth SIG представила премию Imagine Blue Award в 2016 году на выставке Bluetooth World.^[140] Награды за прорыв^[141] В программе Bluetooth представлены самые инновационные продукты и приложения, доступные сегодня, скоро появятся прототипы, а проекты под руководством студентов находятся в стадии разработки.

Смотрите также

Примечания

Рекомендации

внешняя ссылка

• Официальный веб-сайт
• Характеристики в Bluetooth SIG

Bluetooth

Developed by	Bluetooth Special Interest Group
Introduced	7 May 1998; 24 years ago
Industry	Personal area networks
Compatible hardware	Personal computers Smartphones Gaming consoles Audio devices Embedded devices
Physical range	Typically less than 10 m (33 ft), up to 100 m (330 ft). Bluetooth 5.0: 40–400 m (100–1,000 ft)[1][2]
Website	www.bluetooth.com

Bluetooth is a short-range wireless technology standard that is used for exchanging data between fixed and mobile devices over short distances and building personal area networks (PANs). In the most widely used mode, transmission power is limited to 2.5 milliwatts, giving it a very short range of up to 10 metres (33 ft). It employs UHF radio waves in the ISM bands, from 2.402 GHz to 2.48 GHz.^[3] It is mainly used as an alternative to wire connections, to exchange files between nearby portable devices and connect cell phones and music players with wireless headphones.

Bluetooth is managed by the Bluetooth Special Interest Group (SIG), which has more than 35,000 member companies in the areas of telecommunication, computing, networking, and consumer electronics. The IEEE standardized Bluetooth as IEEE 802.15.1, but no longer maintains the standard. The Bluetooth SIG oversees development of the specification, manages the qualification program, and protects the trademarks.^[4] A manufacturer must meet Bluetooth SIG standards to market it as a Bluetooth device.^[5] A network of patents apply to the technology, which are licensed to individual qualifying devices. As of 2009, Bluetooth integrated circuit chips ship approximately 920 million units annually.^[6] By 2017, there were 3.6 billion Bluetooth devices being shipped annually and the shipments were expected to continue increasing at about 12% a year.^[7] In 2021, shipments reached 4.7 billion units, with 9% growth forecast. ^[8]

Etymology[edit]

The name «Bluetooth» was proposed in 1997 by Jim Kardach of Intel, one of the founders of the Bluetooth SIG. The name was inspired by a conversation with Sven Mattisson who related Scandinavian history through tales from Frans G. Bengtsson’s The Long Ships, a historical novel about Vikings and the 10th-century Danish king Harald Bluetooth. Upon discovering a picture of the runestone of Harald Bluetooth^[9] in the book A History of the Vikings by Gwyn Jones, Jim proposed Bluetooth as the codename for the short-range wireless program which is now called Bluetooth.^[10][11][12]

According to Bluetooth’s official website,

Bluetooth was only intended as a placeholder until marketing could come up with something really cool.

Later, when it came time to select a serious name, Bluetooth was to be replaced with either RadioWire or PAN (Personal Area Networking). PAN was the front runner, but an exhaustive search discovered it already had tens of thousands of hits throughout the internet.

A full trademark search on RadioWire couldn’t be completed in time for launch, making Bluetooth the only choice. The name caught on fast and before it could be changed, it spread throughout the industry, becoming synonymous with short-range wireless technology.^[13]

Bluetooth is the Anglicised version of the Scandinavian Blåtand/Blåtann (or in Old Norse blátǫnn). It was the epithet of King Harald Bluetooth, who united the disparate
Danish tribes into a single kingdom; Kardach chose the name to imply that Bluetooth similarly unites communication protocols.^[14]

The Bluetooth logo is a bind rune merging the Younger Futhark runes  (ᚼ, Hagall) and  (ᛒ, Bjarkan), Harald’s initials.^[15][16]

History[edit]

The development of the «short-link» radio technology, later named Bluetooth, was initiated in 1989 by Nils Rydbeck, CTO at Ericsson Mobile in Lund, Sweden. The purpose was to develop wireless headsets, according to two inventions by Johan Ullman, SE 8902098-6, issued 1989-06-12 and SE 9202239, issued 1992-07-24. Nils Rydbeck tasked Tord Wingren with specifying and Dutchman Jaap Haartsen and Sven Mattisson with developing.^[17] Both were working for Ericsson in Lund.^[18] Principal design and development began in 1994 and by 1997 the team had a workable solution.^[19] From 1997 Örjan Johansson became the project leader and propelled the technology and standardization.^{[20][21][22][23]}

In 1997, Adalio Sanchez, then head of IBM ThinkPad product R&D, approached Nils Rydbeck about collaborating on integrating a mobile phone into a ThinkPad notebook. The two assigned engineers from Ericsson and IBM to study the idea. The conclusion was that power consumption on cellphone technology at that time was too high to allow viable integration into a notebook and still achieve adequate battery life. Instead, the two companies agreed to integrate Ericsson’s short-link technology on both a ThinkPad notebook and an Ericsson phone to accomplish the goal. Since neither IBM ThinkPad notebooks nor Ericsson phones were the market share leaders in their respective markets at that time, Adalio Sanchez and Nils Rydbeck agreed to make the short-link technology an open industry standard to permit each player maximum market access. Ericsson contributed the short-link radio technology, and IBM contributed patents around the logical layer. Adalio Sanchez of IBM then recruited Stephen Nachtsheim of Intel to join and then Intel also recruited Toshiba and Nokia. In May 1998, the Bluetooth SIG was launched with IBM and Ericsson as the founding signatories and a total of five members: Ericsson, Intel, Nokia, Toshiba and IBM.

The first Bluetooth device was revealed in 1999. It was a hands-free mobile headset that earned the «Best of show Technology Award» at COMDEX. The first Bluetooth mobile phone was the Ericsson T36 but it was the revised T39 model that actually made it to store shelves in 2001. In parallel, IBM introduced the IBM ThinkPad A30 in October 2001 which was the first notebook with integrated Bluetooth.

Bluetooth’s early incorporation into consumer electronics products continued at Vosi Technologies in Costa Mesa, California, USA, initially overseen by founding members Bejan Amini and Tom Davidson. Vosi Technologies had been created by real estate developer Ivano Stegmenga, with United States Patent 608507, for communication between a cellular phone and a vehicle’s audio system. At the time, Sony/Ericsson had only a minor market share in the cellular phone market, which was dominated in the US by Nokia and Motorola. Due to ongoing negotiations for an intended licensing agreement with Motorola beginning in the late 1990s, Vosi could not publicly disclose the intention, integration and initial development of other enabled devices which were to be the first «Smart Home» internet connected devices.

Vosi needed a means for the system to communicate without a wired connection from the vehicle to the other devices in the network. Bluetooth was chosen, since Wi-Fi was not yet readily available or supported in the public market. Vosi had begun to develop the Vosi Cello integrated vehicular system and some other internet connected devices, one of which was intended to be a table-top device named the Vosi Symphony, networked with Bluetooth. Through the negotiations with Motorola, Vosi introduced and disclosed its intent to integrate Bluetooth in its devices. In the early 2000s a legal battle ensued between Vosi and Motorola, which indefinitely suspended release of the devices. Later, Motorola implemented it in their devices which initiated the significant propagation of Bluetooth in the public market due to its large market share at the time.

In 2012, Jaap Haartsen was nominated by the European Patent Office for the European Inventor Award.^[19]

Implementation[edit]

Bluetooth operates at frequencies between 2.402 and 2.480 GHz, or 2.400 and 2.4835 GHz, including guard bands 2 MHz wide at the bottom end and 3.5 MHz wide at the top.^[24] This is in the globally unlicensed (but not unregulated) industrial, scientific and medical (ISM) 2.4 GHz short-range radio frequency band. Bluetooth uses a radio technology called frequency-hopping spread spectrum. Bluetooth divides transmitted data into packets, and transmits each packet on one of 79 designated Bluetooth channels. Each channel has a bandwidth of 1 MHz. It usually performs 1600 hops per second, with adaptive frequency-hopping (AFH) enabled.^[24] Bluetooth Low Energy uses 2 MHz spacing, which accommodates 40 channels.^[25]

Originally, Gaussian frequency-shift keying (GFSK) modulation was the only modulation scheme available. Since the introduction of Bluetooth 2.0+EDR, π/4-DQPSK (differential quadrature phase-shift keying) and 8-DPSK modulation may also be used between compatible devices. Devices functioning with GFSK are said to be operating in basic rate (BR) mode, where an instantaneous bit rate of 1 Mbit/s is possible. The term Enhanced Data Rate (EDR) is used to describe π/4-DPSK (EDR2) and 8-DPSK (EDR3) schemes, each giving 2 and 3 Mbit/s respectively. The combination of these (BR and EDR) modes in Bluetooth radio technology is classified as a BR/EDR radio.

In 2019, Apple published an extension called HDR which supports data rates of 4 (HDR4) and 8 (HDR8) Mbit/s using π/4-DQPSK modulation on 4 MHz channels with forward error correction (FEC).^[26]

Bluetooth is a packet-based protocol with a master/slave architecture. One master may communicate with up to seven slaves in a piconet. All devices within a given piconet use the clock provided by the master as the base for packet exchange. The master clock ticks with a period of 312.5 μs, two clock ticks then make up a slot of 625 µs, and two slots make up a slot pair of 1250 µs. In the simple case of single-slot packets, the master transmits in even slots and receives in odd slots. The slave, conversely, receives in even slots and transmits in odd slots. Packets may be 1, 3, or 5 slots long, but in all cases, the master’s transmission begins in even slots and the slave’s in odd slots.

The above excludes Bluetooth Low Energy, introduced in the 4.0 specification,^[27] which uses the same spectrum but somewhat differently.

Communication and connection[edit]

A master BR/EDR Bluetooth device can communicate with a maximum of seven devices in a piconet (an ad hoc computer network using Bluetooth technology), though not all devices reach this maximum. The devices can switch roles, by agreement, and the slave can become the master (for example, a headset initiating a connection to a phone necessarily begins as master—as an initiator of the connection—but may subsequently operate as the slave).

The Bluetooth Core Specification provides for the connection of two or more piconets to form a scatternet, in which certain devices simultaneously play the master/leader role in one piconet and the slave role in another.

At any given time, data can be transferred between the master and one other device (except for the little-used broadcast mode). The master chooses which slave device to address; typically, it switches rapidly from one device to another in a round-robin fashion. Since it is the master that chooses which slave to address, whereas a slave is (in theory) supposed to listen in each receive slot, being a master is a lighter burden than being a slave. Being a master of seven slaves is possible; being a slave of more than one master is possible. The specification is vague as to required behavior in scatternets.^[28]

Uses[edit]

Bluetooth is a standard wire-replacement communications protocol primarily designed for low power consumption, with a short range based on low-cost transceiver microchips in each device.^[29] Because the devices use a radio (broadcast) communications system, they do not have to be in visual line of sight of each other; however, a quasi optical wireless path must be viable.^[30]

Bluetooth Classes and power use[edit]

Bluetooth device power by class

Class	Max. permitted power
(mW)	(dBm)
1	10 — 100	+10 — +20
1.5*	2.5 — 10	+4 — +10
2	1 — 2.5	0 — +4
3	0.01 — 1	-20 — 0
* Class 1.5 included in class 1 for BR/EDR
Source:BT 5.3 Vol 6 Part A Sect 3 and V2 PA S3, Bluetooth Technology Website

Historically, the Bluetooth range was defined by the radio class, with a lower class (and higher output power) having larger range.^[2] The actual range achieved by a given link will depend on the qualities of the devices at both ends of the link, as well as the air and obstacles in between. The primary hardware attributes affecting range are the data rate, protocol (Bluetooth Classic or Bluetooth Low Energy), the transmitter power, the receiver sensitivity, and the gain of both antennas.^[31]

The effective range varies depending on propagation conditions, material coverage, production sample variations, antenna configurations and battery conditions. Most Bluetooth applications are for indoor conditions, where attenuation of walls and signal fading due to signal reflections make the range far lower than specified line-of-sight ranges of the Bluetooth products.

Most Bluetooth applications are battery-powered Class 2 devices, with little difference in range whether the other end of the link is a Class 1 or Class 2 device as the lower-powered device tends to set the range limit. In some cases the effective range of the data link can be extended when a Class 2 device is connecting to a Class 1 transceiver with both higher sensitivity and transmission power than a typical Class 2 device.^[32] Mostly, however, the Class 1 devices have a similar sensitivity to Class 2 devices. Connecting two Class 1 devices with both high sensitivity and high power can allow ranges far in excess of the typical 100m, depending on the throughput required by the application. Some such devices allow open field ranges of up to 1 km and beyond between two similar devices without exceeding legal emission limits.^[33][34][35]

Bluetooth profile[edit]

To use Bluetooth wireless technology, a device must be able to interpret certain Bluetooth profiles, which are definitions of possible applications and specify general behaviors that Bluetooth-enabled devices use to communicate with other Bluetooth devices. These profiles include settings to parameterize and to control the communication from the start. Adherence to profiles saves the time for transmitting the parameters anew before the bi-directional link becomes effective. There are a wide range of Bluetooth profiles that describe many different types of applications or use cases for devices.^[36]

List of applications[edit]

• Wireless control and communication between a mobile phone and a handsfree headset. This was one of the earliest applications to become popular.^[37]
• Wireless control of and communication between a mobile phone and a Bluetooth compatible car stereo system (and sometimes between the SIM card and the car phone^[38][39]).
• Wireless communication between a smartphone and a smart lock for unlocking doors.
• Wireless control of and communication with iOS and Android device phones, tablets and portable wireless speakers.^[40]
• Wireless Bluetooth headset and intercom. Idiomatically, a headset is sometimes called «a Bluetooth».
• Wireless streaming of audio to headphones with or without communication capabilities.
• Wireless streaming of data collected by Bluetooth-enabled fitness devices to phone or PC.^[41]
• Wireless networking between PCs in a confined space and where little bandwidth is required.^[42]
• Wireless communication with PC input and output devices, the most common being the mouse, keyboard and printer.
• Transfer of files, contact details, calendar appointments, and reminders between devices with OBEX^[a] and sharing directories via FTP.^[43]
• Triggering the camera shutter of smartphone using bluetooth powered selfie stick.^[44]
• Replacement of previous wired RS-232 serial communications in test equipment, GPS receivers, medical equipment, bar code scanners, and traffic control devices.
• For controls where infrared was often used.
• For low bandwidth applications where higher USB bandwidth is not required and cable-free connection desired.
• Sending small advertisements from Bluetooth-enabled advertising hoardings to other, discoverable, Bluetooth devices.^[45]
• Wireless bridge between two Industrial Ethernet (e.g., PROFINET) networks.
• Game consoles have been using Bluetooth as a wireless communications protocol for peripherals since the seventh generation, including Nintendo’s Wii^[46] and Sony’s PlayStation 3 which use Bluetooth for their respective controllers.
• Dial-up internet access on personal computers or PDAs using a data-capable mobile phone as a wireless modem.
• Short-range transmission of health sensor data from medical devices to mobile phone, set-top box or dedicated telehealth devices.^[47][48]
• Allowing a DECT phone to ring and answer calls on behalf of a nearby mobile phone.
• Real-time location systems (RTLS) are used to track and identify the location of objects in real time using «Nodes» or «tags» attached to, or embedded in, the objects tracked, and «Readers» that receive and process the wireless signals from these tags to determine their locations.^[49]
• Personal security application on mobile phones for prevention of theft or loss of items. The protected item has a Bluetooth marker (e.g., a tag) that is in constant communication with the phone. If the connection is broken (the marker is out of range of the phone) then an alarm is raised. This can also be used as a man overboard alarm.
• Calgary, Alberta, Canada’s Roads Traffic division uses data collected from travelers’ Bluetooth devices to predict travel times and road congestion for motorists.^[50]
• Wireless transmission of audio (a more reliable alternative to FM transmitters)
• Live video streaming to the visual cortical implant device by Nabeel Fattah in Newcastle university 2017.^[51]
• Connection of motion controllers to a PC when using VR headsets

Bluetooth vs Wi-Fi (IEEE 802.11)[edit]

Bluetooth and Wi-Fi (Wi-Fi is the brand name for products using IEEE 802.11 standards) have some similar applications: setting up networks, printing, or transferring files. Wi-Fi is intended as a replacement for high-speed cabling for general local area network access in work areas or home. This category of applications is sometimes called wireless local area networks (WLAN). Bluetooth was intended for portable equipment and its applications. The category of applications is outlined as the wireless personal area network (WPAN). Bluetooth is a replacement for cabling in various personally carried applications in any setting and also works for fixed location applications such as smart energy functionality in the home (thermostats, etc.).

Wi-Fi and Bluetooth are to some extent complementary in their applications and usage. Wi-Fi is usually access point-centered, with an asymmetrical client-server connection with all traffic routed through the access point, while Bluetooth is usually symmetrical, between two Bluetooth devices. Bluetooth serves well in simple applications where two devices need to connect with a minimal configuration like a button press, as in headsets and speakers.

Devices[edit]

Bluetooth exists in numerous products such as telephones, speakers, tablets, media players, robotics systems, laptops, and game console equipment as well as some high definition headsets, modems, hearing aids^[52] and even watches.^[53] Given the variety of devices which use Bluetooth, coupled with the contemporary deprecation of headphone jacks by Apple, Google, and other companies, and the lack of regulation by the FCC, the technology is prone to interference.^[54] Nonetheless, Bluetooth is useful when transferring information between two or more devices that are near each other in low-bandwidth situations. Bluetooth is commonly used to transfer sound data with telephones (i.e., with a Bluetooth headset) or byte data with hand-held computers (transferring files).

Bluetooth protocols simplify the discovery and setup of services between devices.^[55] Bluetooth devices can advertise all of the services they provide.^[56] This makes using services easier, because more of the security, network address and permission configuration can be automated than with many other network types.^[55]

Computer requirements[edit]

A personal computer that does not have embedded Bluetooth can use a Bluetooth adapter that enables the PC to communicate with Bluetooth devices. While some desktop computers and most recent laptops come with a built-in Bluetooth radio, others require an external adapter, typically in the form of a small USB «dongle.»

Unlike its predecessor, IrDA, which requires a separate adapter for each device, Bluetooth lets multiple devices communicate with a computer over a single adapter.^[57]

Operating system implementation[edit]

For Microsoft platforms, Windows XP Service Pack 2 and SP3 releases work natively with Bluetooth v1.1, v2.0 and v2.0+EDR.^[58] Previous versions required users to install their Bluetooth adapter’s own drivers, which were not directly supported by Microsoft.^[59] Microsoft’s own Bluetooth dongles (packaged with their Bluetooth computer devices) have no external drivers and thus require at least Windows XP Service Pack 2. Windows Vista RTM/SP1 with the Feature Pack for Wireless or Windows Vista SP2 work with Bluetooth v2.1+EDR.^[58] Windows 7 works with Bluetooth v2.1+EDR and Extended Inquiry Response (EIR).^[58]
The Windows XP and Windows Vista/Windows 7 Bluetooth stacks support the following Bluetooth profiles natively: PAN, SPP, DUN, HID, HCRP. The Windows XP stack can be replaced by a third party stack that supports more profiles or newer Bluetooth versions. The Windows Vista/Windows 7 Bluetooth stack supports vendor-supplied additional profiles without requiring that the Microsoft stack be replaced.^[58] Windows 8 and later support Bluetooth Low Energy (BLE). It is generally recommended to install the latest vendor driver and its associated stack to be able to use the Bluetooth device at its fullest extent.

Apple products have worked with Bluetooth since Mac OS X v10.2, which was released in 2002.^[60]

Linux has two popular Bluetooth stacks, BlueZ and Fluoride. The BlueZ stack is included with most Linux kernels and was originally developed by Qualcomm.^[61] Fluoride, earlier known as Bluedroid is included in Android OS and was originally developed by Broadcom.^[62]
There is also Affix stack, developed by Nokia. It was once popular, but has not been updated since 2005.^[63]

FreeBSD has included Bluetooth since its v5.0 release, implemented through netgraph.^[64][65]

NetBSD has included Bluetooth since its v4.0 release.^[66][67] Its Bluetooth stack was ported to OpenBSD as well, however OpenBSD later removed it as unmaintained.^[68][69]

DragonFly BSD has had NetBSD’s Bluetooth implementation since 1.11 (2008).^[70][71] A netgraph-based implementation from FreeBSD has also been available in the tree, possibly disabled until 2014-11-15, and may require more work.^[72][73]

Specifications and features[edit]

The specifications were formalized by the Bluetooth Special Interest Group (SIG) and formally announced on 20 May 1998.^[74] Today it has a membership of over 30,000 companies worldwide.^[75] It was established by Ericsson, IBM, Intel, Nokia and Toshiba, and later joined by many other companies.

All versions of the Bluetooth standards support downward compatibility.^[76] That lets the latest standard cover all older versions.

The Bluetooth Core Specification Working Group (CSWG) produces mainly 4 kinds of specifications:

• The Bluetooth Core Specification, release cycle is typically a few years in between
• Core Specification Addendum (CSA), release cycle can be as tight as a few times per year
• Core Specification Supplements (CSS), can be released very quickly
• Errata (Available with a user account: Errata login)

Bluetooth 1.0 and 1.0B[edit]

• Products weren’t interoperable
• Anonymity wasn’t possible, preventing certain services from using Bluetooth environments^[77]

Bluetooth 1.1[edit]

• Ratified as IEEE Standard 802.15.1–2002^[78]
• Many errors found in the v1.0B specifications were fixed.
• Added possibility of non-encrypted channels.
• Received Signal Strength Indicator (RSSI).

Bluetooth 1.2[edit]

Major enhancements include:

• Faster Connection and Discovery
• Adaptive frequency-hopping spread spectrum (AFH), which improves resistance to radio frequency interference by avoiding the use of crowded frequencies in the hopping sequence.
• Higher transmission speeds in practice than in v1.1, up to 721 kbit/s.^[79]
• Extended Synchronous Connections (eSCO), which improve voice quality of audio links by allowing retransmissions of corrupted packets, and may optionally increase audio latency to provide better concurrent data transfer.
• Host Controller Interface (HCI) operation with three-wire UART.
• Ratified as IEEE Standard 802.15.1–2005^[80]
• Introduced Flow Control and Retransmission Modes for L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR[edit]

This version of the Bluetooth Core Specification was released before 2005. The main difference is the introduction of an Enhanced Data Rate (EDR) for faster data transfer. The bit rate of EDR is 3 Mbit/s, although the maximum data transfer rate (allowing for inter-packet time and acknowledgements) is 2.1 Mbit/s.^[79] EDR uses a combination of GFSK and phase-shift keying modulation (PSK) with two variants, π/4-DQPSK and 8-DPSK.^[81] EDR can provide a lower power consumption through a reduced duty cycle.

The specification is published as Bluetooth v2.0 + EDR, which implies that EDR is an optional feature. Aside from EDR, the v2.0 specification contains other minor improvements, and products may claim compliance to «Bluetooth v2.0» without supporting the higher data rate. At least one commercial device states «Bluetooth v2.0 without EDR» on its data sheet.^[82]

Bluetooth 2.1 + EDR[edit]

Bluetooth Core Specification Version 2.1 + EDR was adopted by the Bluetooth SIG on 26 July 2007.^[81]

The headline feature of v2.1 is secure simple pairing (SSP): this improves the pairing experience for Bluetooth devices, while increasing the use and strength of security.^[83]

Version 2.1 allows various other improvements, including extended inquiry response (EIR), which provides more information during the inquiry procedure to allow better filtering of devices before connection; and sniff subrating, which reduces the power consumption in low-power mode.

Bluetooth 3.0 + HS[edit]

Version 3.0 + HS of the Bluetooth Core Specification^[81] was adopted by the Bluetooth SIG on 21 April 2009. Bluetooth v3.0 + HS provides theoretical data transfer speeds of up to 24 Mbit/s, though not over the Bluetooth link itself. Instead, the Bluetooth link is used for negotiation and establishment, and the high data rate traffic is carried over a colocated 802.11 link.

The main new feature is AMP (Alternative MAC/PHY), the addition of 802.11 as a high-speed transport. The high-speed part of the specification is not mandatory, and hence only devices that display the «+HS» logo actually support Bluetooth over 802.11 high-speed data transfer. A Bluetooth v3.0 device without the «+HS» suffix is only required to support features introduced in Core Specification Version 3.0^[84] or earlier Core Specification Addendum 1.^[85]

L2CAP Enhanced modes

Enhanced Retransmission Mode (ERTM) implements reliable L2CAP channel, while Streaming Mode (SM) implements unreliable channel with no retransmission or flow control. Introduced in Core Specification Addendum 1.

Alternative MAC/PHY

Enables the use of alternative MAC and PHYs for transporting Bluetooth profile data. The Bluetooth radio is still used for device discovery, initial connection and profile configuration. However, when large quantities of data must be sent, the high-speed alternative MAC PHY 802.11 (typically associated with Wi-Fi) transports the data. This means that Bluetooth uses proven low power connection models when the system is idle, and the faster radio when it must send large quantities of data. AMP links require enhanced L2CAP modes.

Unicast Connectionless Data

Permits sending service data without establishing an explicit L2CAP channel. It is intended for use by applications that require low latency between user action and reconnection/transmission of data. This is only appropriate for small amounts of data.

Enhanced Power Control

Updates the power control feature to remove the open loop power control, and also to clarify ambiguities in power control introduced by the new modulation schemes added for EDR. Enhanced power control removes the ambiguities by specifying the behavior that is expected. The feature also adds closed loop power control, meaning RSSI filtering can start as the response is received. Additionally, a «go straight to maximum power» request has been introduced. This is expected to deal with the headset link loss issue typically observed when a user puts their phone into a pocket on the opposite side to the headset.

Ultra-wideband[edit]

The high-speed (AMP) feature of Bluetooth v3.0 was originally intended for UWB, but the WiMedia Alliance, the body responsible for the flavor of UWB intended for Bluetooth, announced in March 2009 that it was disbanding, and ultimately UWB was omitted from the Core v3.0 specification.^[86]

On 16 March 2009, the WiMedia Alliance announced it was entering into technology transfer agreements for the WiMedia Ultra-wideband (UWB) specifications. WiMedia has transferred all current and future specifications, including work on future high-speed and power-optimized implementations, to the Bluetooth Special Interest Group (SIG), Wireless USB Promoter Group and the USB Implementers Forum. After successful completion of the technology transfer, marketing, and related administrative items, the WiMedia Alliance ceased operations.^{[87][88][89][90][91]}

In October 2009, the Bluetooth Special Interest Group suspended development of UWB as part of the alternative MAC/PHY, Bluetooth v3.0 + HS solution. A small, but significant, number of former WiMedia members had not and would not sign up to the necessary agreements for the IP transfer. As of 2009, the Bluetooth SIG was in the process of evaluating other options for its longer term roadmap.^[92][93][94]

Bluetooth 4.0[edit]

The Bluetooth SIG completed the Bluetooth Core Specification version 4.0 (called Bluetooth Smart) and has been adopted as of 30 June 2010. It includes Classic Bluetooth, Bluetooth high speed and Bluetooth Low Energy (BLE) protocols. Bluetooth high speed is based on Wi-Fi, and Classic Bluetooth consists of legacy Bluetooth protocols.

Bluetooth Low Energy, previously known as Wibree,^[95] is a subset of Bluetooth v4.0 with an entirely new protocol stack for rapid build-up of simple links. As an alternative to the Bluetooth standard protocols that were introduced in Bluetooth v1.0 to v3.0, it is aimed at very low power applications powered by a coin cell. Chip designs allow for two types of implementation, dual-mode, single-mode and enhanced past versions.^[96] The provisional names Wibree and Bluetooth ULP (Ultra Low Power) were abandoned and the BLE name was used for a while. In late 2011, new logos «Bluetooth Smart Ready» for hosts and «Bluetooth Smart» for sensors were introduced as the general-public face of BLE.^[97]

Compared to Classic Bluetooth, Bluetooth Low Energy is intended to provide considerably reduced power consumption and cost while maintaining a similar communication range. In terms of lengthening the battery life of Bluetooth devices, BLE represents a significant progression.

• In a single-mode implementation, only the low energy protocol stack is implemented. Dialog Semiconductor,^[98] STMicroelectronics,^[99] AMICCOM,^[100] CSR,^[101] Nordic Semiconductor^[102] and Texas Instruments^[103] have released single mode Bluetooth Low Energy solutions.
• In a dual-mode implementation, Bluetooth Smart functionality is integrated into an existing Classic Bluetooth controller. As of March 2011, the following semiconductor companies have announced the availability of chips meeting the standard: Qualcomm-Atheros, CSR, Broadcom^[104][105] and Texas Instruments. The compliant architecture shares all of Classic Bluetooth’s existing radio and functionality resulting in a negligible cost increase compared to Classic Bluetooth.

Cost-reduced single-mode chips, which enable highly integrated and compact devices, feature a lightweight Link Layer providing ultra-low power idle mode operation, simple device discovery, and reliable point-to-multipoint data transfer with advanced power-save and secure encrypted connections at the lowest possible cost.

General improvements in version 4.0 include the changes necessary to facilitate BLE modes, as well the Generic Attribute Profile (GATT) and Security Manager (SM) services with AES Encryption.

Core Specification Addendum 2 was unveiled in December 2011; it contains improvements to the audio Host Controller Interface and to the High Speed (802.11) Protocol Adaptation Layer.

Core Specification Addendum 3 revision 2 has an adoption date of 24 July 2012.

Core Specification Addendum 4 has an adoption date of 12 February 2013.

Bluetooth 4.1[edit]

The Bluetooth SIG announced formal adoption of the Bluetooth v4.1 specification on 4 December 2013. This specification is an incremental software update to Bluetooth Specification v4.0, and not a hardware update. The update incorporates Bluetooth Core Specification Addenda (CSA 1, 2, 3 & 4) and adds new features that improve consumer usability. These include increased co-existence support for LTE, bulk data exchange rates—and aid developer innovation by allowing devices to support multiple roles simultaneously.^[106]

New features of this specification include:

• Mobile Wireless Service Coexistence Signaling
• Train Nudging and Generalized Interlaced Scanning
• Low Duty Cycle Directed Advertising
• L2CAP Connection Oriented and Dedicated Channels with Credit-Based Flow Control
• Dual Mode and Topology
• LE Link Layer Topology
• 802.11n PAL
• Audio Architecture Updates for Wide Band Speech
• Fast Data Advertising Interval
• Limited Discovery Time^[107]

Notice that some features were already available in a Core Specification Addendum (CSA) before the release of v4.1.

Bluetooth 4.2[edit]

Released on 2 December 2014,^[108] it introduces features for the Internet of things.

The major areas of improvement are:

• Low Energy Secure Connection with Data Packet Length Extension
• Link Layer Privacy with Extended Scanner Filter Policies
• Internet Protocol Support Profile (IPSP) version 6 ready for Bluetooth Smart things to support connected home

Older Bluetooth hardware may receive 4.2 features such as Data Packet Length Extension and improved privacy via firmware updates.^[109][110]

Bluetooth 5[edit]

The Bluetooth SIG released Bluetooth 5 on 6 December 2016.^[111] Its new features are mainly focused on new Internet of Things technology. Sony was the first to announce Bluetooth 5.0 support with its Xperia XZ Premium in Feb 2017 during the Mobile World Congress 2017.^[112] The Samsung Galaxy S8 launched with Bluetooth 5 support in April 2017. In September 2017, the iPhone 8, 8 Plus and iPhone X launched with Bluetooth 5 support as well. Apple also integrated Bluetooth 5 in its new HomePod offering released on 9 February 2018.^[113] Marketing drops the point number; so that it is just «Bluetooth 5» (unlike Bluetooth 4.0);^[114] the change is for the sake of «Simplifying our marketing, communicating user benefits more effectively and making it easier to signal significant technology updates to the market.»

Bluetooth 5 provides, for BLE, options that can double the speed (2 Mbit/s burst) at the expense of range, or provide up to four times the range at the expense of data rate. The increase in transmissions could be important for Internet of Things devices, where many nodes connect throughout a whole house. Bluetooth 5 increases capacity of connectionless services such as location-relevant navigation^[115] of low-energy Bluetooth connections.^{[116][117][118]}

The major areas of improvement are:

• Slot Availability Mask (SAM)
• 2 Mbit/s PHY for LE
• LE Long Range
• High Duty Cycle Non-Connectable Advertising
• LE Advertising Extensions
• LE Channel Selection Algorithm #2

Features Added in CSA5 – Integrated in v5.0:

• Higher Output Power

The following features were removed in this version of the specification:

• Park State^[119]

Bluetooth 5.1[edit]

The Bluetooth SIG presented Bluetooth 5.1 on 21 January 2019.^[120]

The major areas of improvement are:

• Angle of Arrival (AoA) and Angle of Departure (AoD) which are used for locating and tracking of devices
• Advertising Channel Index
• GATT Caching
• Minor Enhancements batch 1:
  • HCI support for debug keys in LE Secure Connections
  • Sleep clock accuracy update mechanism
  • ADI field in scan response data
  • Interaction between QoS and Flow Specification
  • Block Host channel classification for secondary advertising
  • Allow the SID to appear in scan response reports
  • Specify the behavior when rules are violated
• Periodic Advertising Sync Transfer

Features Added in Core Specification Addendum (CSA) 6 – Integrated in v5.1:

• Models
• Mesh-based model hierarchy

The following features were removed in this version of the specification:

• Unit keys

Bluetooth 5.2[edit]

On 31 December 2019, the Bluetooth SIG published the Bluetooth Core Specification Version 5.2. The new specification adds new features:^[121]

• Enhanced Attribute Protocol (EATT), an improved version of the Attribute Protocol (ATT)
• LE Power Control
• LE Isochronous Channels
• LE Audio that is built on top of the new 5.2 features. BT LE Audio was announced in January 2020 at CES by the Bluetooth SIG. Compared to regular Bluetooth Audio, Bluetooth Low Energy Audio makes lower battery consumption possible and creates a standardized way of transmitting audio over BT LE. Bluetooth LE Audio also allows one-to-many and many-to-one broadcasts, allowing multiple receivers from one source or one receiver for multiple sources, known as Auracast.^[122][123] It uses a new LC3 codec. BLE Audio will also add support for hearing aids.^[124] On 12 July 2022, the Bluetooth SIG announced the completion of Bluetooth LE Audio. The standard has a lower minimum latency claim of 20-30 ms vs Bluetooth Classic audio of 100-200 ms.^[125]

Bluetooth 5.3[edit]

The Bluetooth SIG published the Bluetooth Core Specification Version 5.3 on 13 July 2021. The feature enhancements of Bluetooth 5.3 are:^[126]

• Connection Subrating
• Periodic Advertisement Interval
• Channel Classification Enhancement
• Encryption Key Size Control Enhancements

The following features were removed in this version of the specification:

• Alternate MAC and PHY (AMP) Extension

Bluetooth 5.4[edit]

The Bluetooth SIG released the Bluetooth Core Specification Version 5.4 on 7 February 2023. This new version adds the following features:^[127]

• Periodic Advertising with Responses (PAwR)
• Encrypted Advertising Data
• LE GATT Security Levels Characteristic
• Advertising Coding Selection

Technical information[edit]

Architecture[edit]

Software[edit]

Seeking to extend the compatibility of Bluetooth devices, the devices that adhere to the standard use an interface called HCI (Host Controller Interface) between the host device (e.g. laptop, phone) and the Bluetooth device (e.g. Bluetooth wireless headset).

High-level protocols such as the SDP (Protocol used to find other Bluetooth devices within the communication range, also responsible for detecting the function of devices in range), RFCOMM (Protocol used to emulate serial port connections) and TCS (Telephony control protocol) interact with the baseband controller through the L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol). The L2CAP protocol is responsible for the segmentation and reassembly of the packets.

Hardware[edit]

The hardware that makes up the Bluetooth device is made up of, logically, two parts; which may or may not be physically separate. A radio device, responsible for modulating and transmitting the signal; and a digital controller. The digital controller is likely a CPU, one of whose functions is to run a Link Controller; and interfaces with the host device; but some functions may be delegated to hardware. The Link Controller is responsible for the processing of the baseband and the management of ARQ and physical layer FEC protocols. In addition, it handles the transfer functions (both asynchronous and synchronous), audio coding (e.g. SBC (codec)) and data encryption. The CPU of the device is responsible for attending the instructions related to Bluetooth of the host device, in order to simplify its operation. To do this, the CPU runs software called Link Manager that has the function of communicating with other devices through the LMP protocol.

A Bluetooth device is a short-range wireless device. Bluetooth devices are fabricated on RF CMOS integrated circuit (RF circuit) chips.^[6][128]

Bluetooth protocol stack[edit]

Bluetooth is defined as a layer protocol architecture consisting of core protocols, cable replacement protocols, telephony control protocols, and adopted protocols.^[129] Mandatory protocols for all Bluetooth stacks are LMP, L2CAP and SDP. In addition, devices that communicate with Bluetooth almost universally can use these protocols: HCI and RFCOMM.^[130]

Link Manager[edit]

The Link Manager (LM) is the system that manages establishing the connection between devices. It is responsible for the establishment, authentication and configuration of the link. The Link Manager locates other managers and communicates with them via the management protocol of the LMP link. To perform its function as a service provider, the LM uses the services included in the Link Controller (LC).
The Link Manager Protocol basically consists of several PDUs (Protocol Data Units) that are sent from one device to another. The following is a list of supported services:

• Transmission and reception of data.
• Name request
• Request of the link addresses.
• Establishment of the connection.
• Authentication.
• Negotiation of link mode and connection establishment.

Host Controller Interface[edit]

The Host Controller Interface provides a command interface for the controller and for the link manager, which allows access to the hardware status and control registers.
This interface provides an access layer for all Bluetooth devices. The HCI layer of the machine exchanges commands and data with the HCI firmware present in the Bluetooth device. One of the most important HCI tasks that must be performed is the automatic discovery of other Bluetooth devices that are within the coverage radiux.

Logical Link Control and Adaptation Protocol[edit]

The Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) is used to multiplex multiple logical connections between two devices using different higher level protocols.
Provides segmentation and reassembly of on-air packets.

In Basic mode, L2CAP provides packets with a payload configurable up to 64 kB, with 672 bytes as the default MTU, and 48 bytes as the minimum mandatory supported MTU.

In Retransmission and Flow Control modes, L2CAP can be configured either for isochronous data or reliable data per channel by performing retransmissions and CRC checks.

Bluetooth Core Specification Addendum 1 adds two additional L2CAP modes to the core specification. These modes effectively deprecate original Retransmission and Flow Control modes:

Enhanced Retransmission Mode (ERTM)

This mode is an improved version of the original retransmission mode. This mode provides a reliable L2CAP channel.

Streaming Mode (SM)

This is a very simple mode, with no retransmission or flow control. This mode provides an unreliable L2CAP channel.

Reliability in any of these modes is optionally and/or additionally guaranteed by the lower layer Bluetooth BDR/EDR air interface by configuring the number of retransmissions and flush timeout (time after which the radio flushes packets). In-order sequencing is guaranteed by the lower layer.

Only L2CAP channels configured in ERTM or SM may be operated over AMP logical links.

Service Discovery Protocol[edit]

The Service Discovery Protocol (ZDP) allows a device to discover services offered by other devices, and their associated parameters. For example, when you use a mobile phone with a Bluetooth headset, the phone uses SDP to determine which Bluetooth profiles the headset can use (Headset Profile, Hands Free Profile (HFP), Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) etc.) and the protocol multiplexer settings needed for the phone to connect to the headset using each of them. Each service is identified by a Universally Unique Identifier (UUID), with official services (Bluetooth profiles) assigned a short form UUID (16 bits rather than the full 128).

Radio Frequency Communications[edit]

Radio Frequency Communications (RFCOMM) is a cable replacement protocol used for generating a virtual serial data stream. RFCOMM provides for binary data transport and emulates [[EIA-1325
]] (formerly RS-232) control signals over the Bluetooth baseband layer, i.e., it is a serial port emulation.

RFCOMM provides a simple, reliable, data stream to the user, similar to TCP. It is used directly by many telephony related profiles as a carrier for AT commands, as well as being a transport layer for OBEX over Bluetooth.

Many Bluetooth applications use RFCOMM because of its widespread support and publicly available API on most operating systems. Additionally, applications that used a serial port to communicate can be quickly ported to use RFCOMM.

Bluetooth Network Encapsulation Protocol[edit]

The Bluetooth Network Encapsulation Protocol (BNEP) is used for transferring another protocol stack’s data via an L2CAP channel.
Its main purpose is the transmission of IP packets in the Personal Area Networking Profile.
BNEP performs a similar function to SNAP in Wireless LAN.

Audio/Video Control Transport Protocol[edit]

The Audio/Video Control Transport Protocol (AVCTP) is used by the remote control profile to transfer AV/C commands over an L2CAP channel. The music control buttons on a stereo headset use this protocol to control the music player.

Audio/Video Distribution Transport Protocol[edit]

The Audio/Video Distribution Transport Protocol (AVDTP) is used by the advanced audio distribution (A2DP) profile to stream music to stereo headsets over an L2CAP channel intended for video distribution profile in the Bluetooth transmission.

Telephony Control Protocol[edit]

The Telephony Control Protocol – Binary (TCS BIN) is the bit-oriented protocol that defines the call control signaling for the establishment of voice and data calls between Bluetooth devices. Additionally, «TCS BIN defines mobility management procedures for handling groups of Bluetooth TCS devices.»

TCS-BIN is only used by the cordless telephony profile, which failed to attract implementers. As such it is only of historical interest.

Adopted protocols[edit]

Adopted protocols are defined by other standards-making organizations and incorporated into Bluetooth’s protocol stack, allowing Bluetooth to code protocols only when necessary. The adopted protocols include:

Point-to-Point Protocol (PPP)

Internet standard protocol for transporting IP datagrams over a point-to-point link.

TCP/IP/UDP

Foundation Protocols for TCP/IP protocol suite

Object Exchange Protocol (OBEX)

Session-layer protocol for the exchange of objects, providing a model for object and operation representation

Wireless Application Environment/Wireless Application Protocol (WAE/WAP)

WAE specifies an application framework for wireless devices and WAP is an open standard to provide mobile users access to telephony and information services.^[129]

Baseband error correction[edit]

Depending on packet type, individual packets may be protected by error correction, either 1/3 rate forward error correction (FEC) or 2/3 rate. In addition, packets with CRC will be retransmitted until acknowledged by automatic repeat request (ARQ).

Setting up connections[edit]

Any Bluetooth device in discoverable mode transmits the following information on demand:

• Device name
• Device class
• List of services
• Technical information (for example: device features, manufacturer, Bluetooth specification used, clock offset)

Any device may perform an inquiry to find other devices to connect to, and any device can be configured to respond to such inquiries. However, if the device trying to connect knows the address of the device, it always responds to direct connection requests and transmits the information shown in the list above if requested. Use of a device’s services may require pairing or acceptance by its owner, but the connection itself can be initiated by any device and held until it goes out of range. Some devices can be connected to only one device at a time, and connecting to them prevents them from connecting to other devices and appearing in inquiries until they disconnect from the other device.

Every device has a unique 48-bit address. However, these addresses are generally not shown in inquiries. Instead, friendly Bluetooth names are used, which can be set by the user. This name appears when another user scans for devices and in lists of paired devices.

Most cellular phones have the Bluetooth name set to the manufacturer and model of the phone by default. Most cellular phones and laptops show only the Bluetooth names and special programs are required to get additional information about remote devices. This can be confusing as, for example, there could be several cellular phones in range named T610 (see Bluejacking).

Pairing and bonding[edit]

Motivation[edit]

Many services offered over Bluetooth can expose private data or let a connecting party control the Bluetooth device. Security reasons make it necessary to recognize specific devices, and thus enable control over which devices can connect to a given Bluetooth device. At the same time, it is useful for Bluetooth devices to be able to establish a connection without user intervention (for example, as soon as in range).

To resolve this conflict, Bluetooth uses a process called bonding, and a bond is generated through a process called pairing. The pairing process is triggered either by a specific request from a user to generate a bond (for example, the user explicitly requests to «Add a Bluetooth device»), or it is triggered automatically when connecting to a service where (for the first time) the identity of a device is required for security purposes. These two cases are referred to as dedicated bonding and general bonding respectively.

Pairing often involves some level of user interaction. This user interaction confirms the identity of the devices. When pairing completes, a bond forms between the two devices, enabling those two devices to connect in the future without repeating the pairing process to confirm device identities. When desired, the user can remove the bonding relationship.

Implementation[edit]

During pairing, the two devices establish a relationship by creating a shared secret known as a link key. If both devices store the same link key, they are said to be paired or bonded. A device that wants to communicate only with a bonded device can cryptographically authenticate the identity of the other device, ensuring it is the same device it previously paired with. Once a link key is generated, an authenticated ACL link between the devices may be encrypted to protect exchanged data against eavesdropping. Users can delete link keys from either device, which removes the bond between the devices—so it is possible for one device to have a stored link key for a device it is no longer paired with.

Bluetooth services generally require either encryption or authentication and as such require pairing before they let a remote device connect. Some services, such as the Object Push Profile, elect not to explicitly require authentication or encryption so that pairing does not interfere with the user experience associated with the service use-cases.

Pairing mechanisms[edit]

Pairing mechanisms changed significantly with the introduction of Secure Simple Pairing in Bluetooth v2.1. The following summarizes the pairing mechanisms:

• Legacy pairing: This is the only method available in Bluetooth v2.0 and before. Each device must enter a PIN code; pairing is only successful if both devices enter the same PIN code. Any 16-byte UTF-8 string may be used as a PIN code; however, not all devices may be capable of entering all possible PIN codes.
  • Limited input devices: The obvious example of this class of device is a Bluetooth Hands-free headset, which generally have few inputs. These devices usually have a fixed PIN, for example «0000» or «1234», that are hard-coded into the device.
  • Numeric input devices: Mobile phones are classic examples of these devices. They allow a user to enter a numeric value up to 16 digits in length.
  • Alpha-numeric input devices: PCs and smartphones are examples of these devices. They allow a user to enter full UTF-8 text as a PIN code. If pairing with a less capable device the user must be aware of the input limitations on the other device; there is no mechanism available for a capable device to determine how it should limit the available input a user may use.
• Secure Simple Pairing (SSP): This is required by Bluetooth v2.1, although a Bluetooth v2.1 device may only use legacy pairing to interoperate with a v2.0 or earlier device. Secure Simple Pairing uses a form of public-key cryptography, and some types can help protect against man in the middle, or MITM attacks. SSP has the following authentication mechanisms:
  • Just works: As the name implies, this method just works, with no user interaction. However, a device may prompt the user to confirm the pairing process. This method is typically used by headsets with minimal IO capabilities, and is more secure than the fixed PIN mechanism this limited set of devices uses for legacy pairing. This method provides no man-in-the-middle (MITM) protection.
  • Numeric comparison: If both devices have a display, and at least one can accept a binary yes/no user input, they may use Numeric Comparison. This method displays a 6-digit numeric code on each device. The user should compare the numbers to ensure they are identical. If the comparison succeeds, the user(s) should confirm pairing on the device(s) that can accept an input. This method provides MITM protection, assuming the user confirms on both devices and actually performs the comparison properly.
  • Passkey Entry: This method may be used between a device with a display and a device with numeric keypad entry (such as a keyboard), or two devices with numeric keypad entry. In the first case, the display presents a 6-digit numeric code to the user, who then enters the code on the keypad. In the second case, the user of each device enters the same 6-digit number. Both of these cases provide MITM protection.
  • Out of band (OOB): This method uses an external means of communication, such as near-field communication (NFC) to exchange some information used in the pairing process. Pairing is completed using the Bluetooth radio, but requires information from the OOB mechanism. This provides only the level of MITM protection that is present in the OOB mechanism.

SSP is considered simple for the following reasons:

• In most cases, it does not require a user to generate a passkey.
• For use cases not requiring MITM protection, user interaction can be eliminated.
• For numeric comparison, MITM protection can be achieved with a simple equality comparison by the user.
• Using OOB with NFC enables pairing when devices simply get close, rather than requiring a lengthy discovery process.

Security concerns[edit]

Prior to Bluetooth v2.1, encryption is not required and can be turned off at any time. Moreover, the encryption key is only good for approximately 23.5 hours; using a single encryption key longer than this time allows simple XOR attacks to retrieve the encryption key.

• Turning off encryption is required for several normal operations, so it is problematic to detect if encryption is disabled for a valid reason or a security attack.

Bluetooth v2.1 addresses this in the following ways:

• Encryption is required for all non-SDP (Service Discovery Protocol) connections
• A new Encryption Pause and Resume feature is used for all normal operations that require that encryption be disabled. This enables easy identification of normal operation from security attacks.
• The encryption key must be refreshed before it expires.

Link keys may be stored on the device file system, not on the Bluetooth chip itself. Many Bluetooth chip manufacturers let link keys be stored on the device—however, if the device is removable, this means that the link key moves with the device.

Security[edit]

Overview[edit]

Bluetooth implements confidentiality, authentication and key derivation with custom algorithms based on the SAFER+ block cipher. Bluetooth key generation is generally based on a Bluetooth PIN, which must be entered into both devices. This procedure might be modified if one of the devices has a fixed PIN (e.g., for headsets or similar devices with a restricted user interface). During pairing, an initialization key or master key is generated, using the E22 algorithm.^[131]
The E0 stream cipher is used for encrypting packets, granting confidentiality, and is based on a shared cryptographic secret, namely a previously generated link key or master key. Those keys, used for subsequent encryption of data sent via the air interface, rely on the Bluetooth PIN, which has been entered into one or both devices.

An overview of Bluetooth vulnerabilities exploits was published in 2007 by Andreas Becker.^[132]

In September 2008, the National Institute of Standards and Technology (NIST) published a Guide to Bluetooth Security as a reference for organizations. It describes Bluetooth security capabilities and how to secure Bluetooth technologies effectively. While Bluetooth has its benefits, it is susceptible to denial-of-service attacks, eavesdropping, man-in-the-middle attacks, message modification, and resource misappropriation. Users and organizations must evaluate their acceptable level of risk and incorporate security into the lifecycle of Bluetooth devices. To help mitigate risks, included in the NIST document are security checklists with guidelines and recommendations for creating and maintaining secure Bluetooth piconets, headsets, and smart card readers.^[133]

Bluetooth v2.1 – finalized in 2007 with consumer devices first appearing in 2009 – makes significant changes to Bluetooth’s security, including pairing. See the pairing mechanisms section for more about these changes.

Bluejacking[edit]

Bluejacking is the sending of either a picture or a message from one user to an unsuspecting user through Bluetooth wireless technology. Common applications include short messages, e.g., «You’ve just been bluejacked!»^[134] Bluejacking does not involve the removal or alteration of any data from the device.^[135]

Some form of DoS is also possible, even in modern devices, by sending unsolicited pairing requests in rapid succession; this becomes disruptive because most systems display a full screen notification for every connection request, interrupting every other activity, especially on less powerful devices.

History of security concerns[edit]

2001–2004[edit]

In 2001, Jakobsson and Wetzel from Bell Laboratories discovered flaws in the Bluetooth pairing protocol and also pointed to vulnerabilities in the encryption scheme.^[136] In 2003, Ben and Adam Laurie from A.L. Digital Ltd. discovered that serious flaws in some poor implementations of Bluetooth security may lead to disclosure of personal data.^[137] In a subsequent experiment, Martin Herfurt from the trifinite.group was able to do a field-trial at the CeBIT fairgrounds, showing the importance of the problem to the world. A new attack called BlueBug was used for this experiment.^[138] In 2004 the first purported virus using Bluetooth to spread itself among mobile phones appeared on the Symbian OS.^[139]
The virus was first described by Kaspersky Lab and requires users to confirm the installation of unknown software before it can propagate. The virus was written as a proof-of-concept by a group of virus writers known as «29A» and sent to anti-virus groups. Thus, it should be regarded as a potential (but not real) security threat to Bluetooth technology or Symbian OS since the virus has never spread outside of this system. In August 2004, a world-record-setting experiment (see also Bluetooth sniping) showed that the range of Class 2 Bluetooth radios could be extended to 1.78 km (1.11 mi) with directional antennas and signal amplifiers.^[140]
This poses a potential security threat because it enables attackers to access vulnerable Bluetooth devices from a distance beyond expectation. The attacker must also be able to receive information from the victim to set up a connection. No attack can be made against a Bluetooth device unless the attacker knows its Bluetooth address and which channels to transmit on, although these can be deduced within a few minutes if the device is in use.^[141]

2005[edit]

In January 2005, a mobile malware worm known as Lasco surfaced. The worm began targeting mobile phones using Symbian OS (Series 60 platform) using Bluetooth enabled devices to replicate itself and spread to other devices. The worm is self-installing and begins once the mobile user approves the transfer of the file (Velasco.sis) from another device. Once installed, the worm begins looking for other Bluetooth enabled devices to infect. Additionally, the worm infects other .SIS files on the device, allowing replication to another device through the use of removable media (Secure Digital, CompactFlash, etc.). The worm can render the mobile device unstable.^[142]

In April 2005, Cambridge University security researchers published results of their actual implementation of passive attacks against the PIN-based pairing between commercial Bluetooth devices. They confirmed that attacks are practicably fast, and the Bluetooth symmetric key establishment method is vulnerable. To rectify this vulnerability, they designed an implementation that showed that stronger, asymmetric key establishment is feasible for certain classes of devices, such as mobile phones.^[143]

In June 2005, Yaniv Shaked^[144] and Avishai Wool^[145] published a paper describing both passive and active methods for obtaining the PIN for a Bluetooth link. The passive attack allows a suitably equipped attacker to eavesdrop on communications and spoof if the attacker was present at the time of initial pairing. The active method makes use of a specially constructed message that must be inserted at a specific point in the protocol, to make the master and slave repeat the pairing process. After that, the first method can be used to crack the PIN. This attack’s major weakness is that it requires the user of the devices under attack to re-enter the PIN during the attack when the device prompts them to. Also, this active attack probably requires custom hardware, since most commercially available Bluetooth devices are not capable of the timing necessary.^[146]

In August 2005, police in Cambridgeshire, England, issued warnings about thieves using Bluetooth enabled phones to track other devices left in cars. Police are advising users to ensure that any mobile networking connections are de-activated if laptops and other devices are left in this way.^[147]

2006[edit]

In April 2006, researchers from Secure Network and F-Secure published a report that warns of the large number of devices left in a visible state, and issued statistics on the spread of various Bluetooth services and the ease of spread of an eventual Bluetooth worm.^[148]

In October 2006, at the Luxemburgish Hack.lu Security Conference, Kevin Finistere and Thierry Zoller demonstrated and released a remote root shell via Bluetooth on Mac OS X v10.3.9 and v10.4. They also demonstrated the first Bluetooth PIN and Linkkeys cracker, which is based on the research of Wool and Shaked.^[149]

2017[edit]

In April 2017, security researchers at Armis discovered multiple exploits in the Bluetooth software in various platforms, including Microsoft Windows, Linux, Apple iOS, and Google Android. These vulnerabilities are collectively called «BlueBorne». The exploits allow an attacker to connect to devices or systems without authentication and can give them «virtually full control over the device». Armis contacted Google, Microsoft, Apple, Samsung and Linux developers allowing them to patch their software before the coordinated announcement of the vulnerabilities on 12 September 2017.^[150]

2018[edit]

In July 2018, Lior Neumann and Eli Biham, researchers at the Technion – Israel Institute of Technology identified a security vulnerability in the latest Bluetooth pairing procedures: Secure Simple Pairing and LE Secure Connections.^[151][152]

Also, in October 2018, Karim Lounis, a network security researcher at Queen’s University, identified a security vulnerability, called CDV (Connection Dumping Vulnerability), on various Bluetooth devices that allows an attacker to tear down an existing Bluetooth connection and cause the deauthentication and disconnection of the involved devices. The researcher demonstrated the attack on various devices of different categories and from different manufacturers.^[153]

2019[edit]

In August 2019, security researchers at the Singapore University of Technology and Design, Helmholtz Center for Information Security, and University of Oxford discovered a vulnerability, called KNOB (Key Negotiation Of Bluetooth) in the key negotiation that would «brute force the negotiated encryption keys, decrypt the eavesdropped ciphertext, and inject valid encrypted messages (in real-time)».
^[154]
[155] Google released an Android security patch on 5 August 2019, which removed this vulnerability.^[156]

Health concerns[edit]

Bluetooth uses the radio frequency spectrum in the 2.402 GHz to 2.480 GHz range,^[157] which is non-ionizing radiation, of similar bandwidth to that used by wireless and mobile phones. No specific harm has been demonstrated, even though wireless transmission has been included by IARC in the possible carcinogen list. Maximum power output from a Bluetooth radio is 100 mW for class 1, 2.5 mW for class 2, and 1 mW for class 3 devices. Even the maximum power output of class 1 is a lower level than the lowest-powered mobile phones.^[158] UMTS and W-CDMA output 250 mW, GSM1800/1900 outputs 1000 mW, and GSM850/900 outputs 2000 mW.

Award programs[edit]

The Bluetooth Innovation World Cup, a marketing initiative of the Bluetooth Special Interest Group (SIG), was an international competition that encouraged the development of innovations for applications leveraging Bluetooth technology in sports, fitness and health care products. The competition aimed to stimulate new markets.^[159]

The Bluetooth Innovation World Cup morphed into the Bluetooth Breakthrough Awards in 2013. Bluetooth SIG subsequently launched the Imagine Blue Award in 2016 at Bluetooth World.^[160] The Bluetooth Breakthrough Awards program highlights the most innovative products and applications available today, prototypes coming soon, and student-led projects in the making.^[161]

See also[edit]

Notes[edit]

References[edit]

External links[edit]

• Official website
• Specifications at Bluetooth SIG

Блютуз на английском как пишется

Bluetooth — получить на Академике актуальный промокод на скидку myToys или выгодно bluetooth купить с дисконтом на распродаже в myToys

Bluetooth — Уровень (по модели OSI): Прикладной[источник не указан 405 дней … Википедия

Bluetooth — Saltar a navegación, búsqueda Teclado bluetooth enlazado a un computador de bolsillo … Wikipedia Español

Bluetooth — est une spécification de l industrie des télécommunications. Elle utilise une technique radio courte distance destinée à simplifier les connexions entre les appareils électroniques. Elle a été conçue dans le but de remplacer les câbles entre les… … Wikipédia en Français

Bluetooth — [ bluːtuːθ, englisch; nach dem dänischen König Harald Blatand (»Blauzahn«), der im 10. Jahrhundert Dänemark und Norwegen unter seiner Herrschaft vereinigt hatte], Telekommunikation: Kurzstreckenfunkstandard, der die kabellose Kommunikation… … Universal-Lexikon

Bluetooth — Blue‧tooth [ˈbluːtuːθ] noun [uncountable] trademark TELECOMMUNICATIONS Bluetooth technology makes it possible for information to be sent between mobile phone S, computers, and other electronic equipment without using wires: • Bluetooth technology … Financial and business terms

Bluetooth™ — UK US /ˈbluːtuːθ/ noun [U] trademark COMMUNICATIONS, IT, INTERNET ► a technical system that allows people to exchange information and data using different types of electronic devices such as computers, mobile phones, printers, v >Financial and business terms

BLUETOOTH — позволяет беспроводную передачу данных между различными устройствами такими как телефоны, коммуникаторы, гарнитуры, наушники, клавиатуры, мышки и др. Радиус действия 10 100 метров. Используется практически во всех мобильных устройствах. Словарь… … Словарь бизнес-терминов

Bluetooth — es la norma que define un estándar global de comunicación inalámbrica, que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes equipos mediante un enlace por radiofrecuencia. Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta… … Enciclopedia Universal

bluetooth — |blutúte| s. m. [Informática, Telecomunicações] Tecnologia que permite ligar e transferir dados entre equipamentos eletrônicos através de sinais de rádio. ‣ Etimologia: palavra inglesa … Dicionário da Língua Portuguesa

Bluetooth — (izg. blutȗt) DEFINICIJA tehn. naziv za bežičnu tehnologiju, ob. vezano uz mobilnu telefoniju ETIMOLOGIJA tvorničko ime proizvoda© … Hrvatski jezični portal

Bluetooth — This article is about the electronic protocol. For the medieval King of Denmark, see Harald I of Denmark. Bluetooth logo Bluetooth is a proprietary open wireless technology standard for exchanging data over short distances (using short wavelength … Wikipedia

Как по-английски пишется блютуз?

Как будет блютуз на английском языке?

блютуз на английском как пишется?

Bluetooth — что в переводе на русский означает «голубой зуб». Само по себе выражение как-то связано с английским фольклором, вроде легенда такая была про какого-то рыцаря. Но в наше время ассоциация этого термина только одна — технология беспроводной связи на микроволновом уровне и сильно ограниченном радиусе действия.

Bluetooth. Названа данная технология беспроводной передачи данных на малые расстояния в честь датского короля Харальда Синезубого. И выбор не случаен! Этот король объединил враждовавшие датские племена в единое королевство. По сути, у Bluetooth та же функция — стандарт передачи данных стал единым.

Но также историки добавляют, что Blåt во времена викингов могло означать и чёрный цвет, потому правильнее этого короля было бы называть Харальд Чернозубый. Но, история не знает сослагательного наклонения! 🙂

Транскрипция и произношение слова «bluetooth» в британском и американском вариантах. Подробный перевод и примеры.

Вы можете поддержать нас

Нам очень нравится создавать полезные сервисы и различные материалы. Вы можете поддержать нас. Узнайте, как это можно сделать уже сегодня.

Myefe © / Made for everyone / 2011-2019

Если вы используете наши матералы на своих сайтах, мы будем очень признательны, если вы оставите ссылку на нас.