Loading AI tools
З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Bluetooth (англ. Bluetooth /ˈbluːtuːθ/) — технологія бездротового зв'язку, створена у 1998 році групою компаній: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba.
Нині розробки в області Bluetooth ведуться групою англ. Bluetooth SIG (англ. Special Interest Group), до якої входять також Lucent, Microsoft та інші компанії, чия діяльність пов'язана з мережними технологіями. Основне призначення Bluetooth — забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв, таких як мобільні телефони та аксесуари до них, портативні та настільні комп'ютери, принтери та інші. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник.
Технологія Bluetooth постійно розвивається, в нових версіях з'являються різноманітні функціональні можливості та покращення.
Назва Bluetooth походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синьозубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни 
(ᚼ, Гаґалаз) та 
(ᛒ, Беркана[1][2]) у комбінації, створено й логотип технології. Ідею назви запропонував в 1997 році Jim Kardach, який розробив систему, що дозволить використовувати мобільні телефони для зв'язку з комп'ютерами. В цей час він читав історичний роман Франса Г. Бенгтссона «Рудий Орм» про вікінгів і короля Гаральда Синьозубого.
Інтерфейс Bluetooth дає змогу передавати як голос (зі швидкістю 64 Кбіт/с), так і дані. Для передачі даних можуть бути використані асиметричний (721 Кбіт/с в одному напрямку і 57,6 Кбіт/с в іншому) та симетричний (432,6 Кбіт/с в обох напрямках) методи. Працюючи на частоті 2.4 ГГц, прийомопередавач (Bluetooth-chip) дає змогу встановлювати зв'язок у межах 10 або 100 метрів. Різниця у відстані, безумовно, велика, однак з'єднання в межах 10 метрів дає змогу зберегти низьке енергоспоживання, компактний розмір і досить невисоку вартість компонентів. Так, малопотужний передавач споживає всього 0.3 мА в режимі standby і в середньому 30 мА під час обміну інформацією. У стандарті Bluetooth передбачене шифрування даних, що передаються з використанням ключа ефективної довжини від 8 до 128 біт і можливістю вибору односторонньої або двосторонньої аутентифікації. Додатково до шифрування на рівні протоколу може бути використано шифрування на програмному рівні.
Технологія Bluetooth працює за принципом FHSS (англ. Frequency-hopping spread spectrum). Коротко це можна пояснити так: передавач розбиває дані на пакети і передає їх за псевдовипадковим алгоритмом стрибкоподібної перебудови частоти(1600 разів в секунду), або шаблоном (pattern), складеному з 79 підчастот. «Зрозуміти» один одного можуть тільки ті пристрої, які налаштовані на один і той самий шаблон передачі — для сторонніх приладів передана інформація буде звичайним шумом. Основним структурним елементом мережі Bluetooth є так звана «пікомережа» (piconet) — сукупність від 2 до 8 пристроїв, що працюють на одному і тому ж шаблоні. У кожній пікомережі один пристрій працює як активний (master), а інші як пасивні (slave). Активний пристрій визначає шаблон, на якому працюватимуть усі пасивні пристрої його пікомережі та синхронізує її роботу. Стандарт Bluetooth передбачає з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою пікомереж (до 10) в так звану «scatternet» (англ. to scatter звучить як "розсіювати"). Для цього кожна пара пікомереж повинна мати як мінімум один спільний пристрій, який буде активним в одній і пасивним в іншій. Таким чином, у межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, однак це не обмежує застосування пристроїв-шлюзів, які використовують протоколи Internet для подальшої комунікацій з іншими пристроями.
Частотний діапазон Bluetooth в більшості країн вільний від ліцензування, але у Франції, Іспанії та Японії через законодавчі обмеження необхідно використовувати відмінні від зазначених вище частоти.
Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.
У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, додана підтримка для не зашифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу (RSSI).
У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART.
Головні поліпшення включають таке:
Bluetooth версії 2.0 був випущений 10 листопада 2004 Має зворотну сумісність з попередніми версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка Enhanced Data Rate (EDR) для прискорення передачі даних. Номінальна швидкість EDR близько 3 Мбіт / с, проте на практиці це дозволило підвищити швидкість передачі даних тільки до 2,1 Мбіт / с. Додаткова продуктивність досягається за допомогою різних радіо технологій для передачі даних. Стандартна (базова) швидкість передачі даних використовує GFSK-модуляцію радіосигналу при швидкості передачі в 1 Мбіт / с. EDR використовує поєднання модуляцій GFSK і PSK з двома варіантами, π/4-DQPSK і 8DPSK. Вони мають великі швидкості передачі даних по повітрю — 2 і 3 Мбіт / с відповідно. «Request for Comments» Серія документів IETF (стандартів, інструкцій, звітів робочих груп і т. д.), що визначають «пристрій» Internet, зокрема, стандарти TCP / IP.[3].
Bluetooth SIG видала специфікацію як «Технологія Bluetooth 2.0 + EDR», яка передбачає, що EDR є додатковою функцією. Крім EDR є й інші незначні удосконалення до 2.0 специфікації, і продукти можуть відповідати «Технології Bluetooth 2.0», не підтримуючи вищу швидкість передачі даних. Принаймні один комерційний пристрій, HTC TyTN Pocket PC, використовує «Bluetooth 2.0 без EDR» у своїх технічних специфікаціях.
Згідно з 2.0 + EDR специфікацією, EDR забезпечує такі переваги:
2007 року була додана технологія розширеного запиту характеристик пристрою (для додаткової фільтрації списку при сполученні), енергозберігаюча технологія Sniff Subrating, яка дає змогу збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того, оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дає змогу проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання більш захищеними, завдяки використанню технології Near Field Communication.
У серпні 2008 року Bluetooth SIG представив версію 2.1 + EDR. Нова редакція Bluetooth знижує споживання енергії в 5 разів, підвищує рівень захисту даних і полегшує розпізнавання і з'єднання Bluetooth-пристроїв завдяки зменшенню кількості кроків за які воно виконується.
Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth 21 квітня 2009 випустила специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми.
Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна зі стандартом IEEE 802.11, забезпечує швидкості, порівнянні зі швидкістю мереж Wi-Fi. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт.
Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання.
Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою «розширений контроль живлення» (Enhanced Power Control). Вона дає змогу уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.
У грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував стандарт Bluetooth 4.0 для електронних пристроїв. Новий стандарт призначений для передачі коротких пакетів даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дає змогу передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування Bluetooth 4.0 використовують в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, у спортивному взутті, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту можуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі — на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання.
Перший чип з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.
У липні 2010 року специфікація була затверджена Bluetooth Special Interest Group[4].
Наприкінці 2013 року Bluetooth SIG представила специфікацію Bluetooth 4.1.
В технології Bluetooth 4.1 реалізовано автоматичне відновлення з'єднання, тобто тепер пристрій може автоматично з'єднуватися зі «знайомими» Bluetooth-пристроями, які «вийшли» з радіуса дії, без запиту на дозвіл користувача. Додана повноцінна підтримка протоколу IPv6.
Пристрої з Bluetooth 4.1 можуть працювати в режимі хаба (Bluetooth Hub) і периферійного пристрою одночасно, підвищуючи гнучкість застосування модулів Bluetooth.
Поліпшена спільна робота Bluetooth і LTE. Передбачає захист від взаємних перешкод, шляхом автоматичного координування передачі пакетів даних, за рахунок узгодження радіомодулів між собою для зниження рівня наведень при роботі на близьких частотах.
3 грудня 2014 Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила специфікацію Bluetooth 4.2. В новій редакції збільшено швидкість прийому-передачі даних. Поліпшення конфіденційності та безпеки. Реалізовано можливість підключення до інтернету.
Bluetooth SIG офіційно представила Bluetooth 5 16 червня 2016 року. Samsung Galaxy S8 підтримує Bluetooth 5.0.
Bluetooth SIG офіційно представила Bluetooth 5.1 21 січня 2019. Від попередніх версій відрізняється тим, що у користувачів є можливість визначати місцезнаходження та напрямок з максимальною точністю.
31 грудня 2019, Bluetooth SIG опублікувала специфікації версії 5.2. Нові специфікації додали нові можливості:
Профіль — набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Нижчезазначені профілі визначені і схвалені групою розробки Bluetooth SIG:
Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад, музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресований кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опціонально підтримує MPEG-1, 2 аудіо, MPEG-2, 4 AAC і ATRAC, здатний підтримувати кодеки, визначені виробником.
Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP) Профіль цього розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi обладнання та ін. Надає можливість дистанційного керування. Може використовуватися в зв'язці з профілями A2DP або VDPT.
Basic Imaging Profile (BIP) Профіль розроблений для пересилання зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертації у формат, який підтримує приймальний пристрій.
Basic Printing Profile (BPP) Профіль дає змогу пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.
Common ISDN Access Profile (CIP) Профіль для доступу пристроїв до ISDN.
Cordless Telephony Profile (CTP) Профіль бездротової телефонії.
Device ID Profile (DIP) Профіль дає змогу ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.
Dial-up Networking Profile (DUN) Протокол надає стандартний доступ до інтернету або до іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, містить у собі команди PPP і AT, визначені в специфікації ETSI 07.07.
Fax Profile (FAX) Профіль створює інтерфейс між мобільним чи стаціонарним телефоном та ПК, на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує набір AT-команд в стилі ITU T.31 і/або ITU T.32. Голосові дзвінки або передача даних профілем не підтримується.
File Transfer Profile (FTP_profile) Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дає змогу отримати каталог, зміни каталогу, отримувати, передавати й видаляти окремі файли. Як транспорт використовується OBEX. Базується на профілі GOEP.
General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) Профіль є базовим для A2DP і VDP.
Generic Access Profile (GAP) Профіль є базовим для всіх інших профілів.
Generic Object Exchange Profile (GOEP) Профіль є базовим для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.
Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) Профіль надає альтернативу кабельному з'єднанню між пристроєм та принтером. Недолік профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвери, що робить профіль неуніверсальним.
Hands-Free Profile (HFP) Профіль застосовується для з'єднання бездротової гарнітури й телефону, передає монозвук в одному каналі.
Human Interface Device Profile (HID) Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та ін. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.
Headset Profile (HSP) Профіль застосовується для з'єднання бездротової гарнітури (Headset) та телефону. Підтримує мінімальний набір AT-команд специфікації GSM 07.07 для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, налаштовувати гучність. За наявності Bluetooth 1.2 і вище, через профіль Headset можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музику з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Гарнітури, що підтримують цей профіль мають можливість прийому/передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.
Intercom Profile (ICP) Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.
LAN Access Profile (LAP) LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроїв до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристрою, який має підключення до цих мереж. Застосовується протокол PPP поверх RFCOMM для встановлення з'єднання. LAP також дозволяє створення ad-hoc Bluetooth-мереж.
Object Push Profile (OPP) Базовий профіль для пересилання різноманітних «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки тощо. Передачу даних ініціює передавальний пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).
Personal Area Networking Profile (PAN) Профіль дає змогу використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-з'єднання.
Phone Book Access Profile (PBAP) Профіль дає змогу обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.
Serial Port Profile (SPP) Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM . Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 бездротовим з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.
Service Discovery Application Profile (SDAP) Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.
SIM Access Profile (SAP, SIM) Профіль дає змогу отримати доступ до SIM-картки телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для кількох пристроїв.
Synchronisation Profile (SYNCH) Профіль дає змогу синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.
Video Distribution Profile (VDP) Профіль дає змогу передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 Profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.
Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.
Ініціалізацією, щодо bluetooth, прийнято називати процес встановлення зв'язку. Її можна розділити на три етапи:
Перші два пункти входять в так звану процедуру парінга. Парінг (PAIRING), або пару — процес зв'язку двох (або більше) пристроїв з метою створення єдиної секретної величини Kinit, яку вони будуть надалі використовувати при спілкуванні. В деяких перекладах офіційних документів по bluetooth можна також зустріти термін «підгонка пари».
Перед початком процедури сполучення на обох сторонах необхідно ввести PIN-код. Звичайна ситуація: дві людини хочуть зв'язати свої телефони і заздалегідь домовляються про PIN-код.
Для простоти будемо розглядати ситуацію з двома пристроями. Принципово це не вплине на механізми встановлення зв'язку і подальші атаки. Далі з'єднуються пристрої будуть позначатися A і B, більш того, один з пристроїв при сполученні стає головним (Master), а друге — веденим (Slave). Будемо вважати пристрій A головним, а B — веденим. Створення ключа Kinit починається відразу після того, як були введені PIN-коди.
Kinit формується за алгоритмом E22, який оперує такими величинами:
На виході E22 алгоритму отримуємо 128-бітове слово, іменоване Kinit. Число IN_RAND відсилається пристроєм A в чистому вигляді. У випадку, якщо PIN незмінний для цього пристрою, то при формуванні Kinit використовується BD_ADDR, отримане від іншого пристрою. У випадку якщо у обох пристроїв змінювані PIN-коди, буде використаний BD_ADDR (B) — адреса slave-пристрої. Перший крок сполучення пройдений. За ним слідує створення Kab . Після його формування Kinit виключається з використання.
Для створення ключа зв'язку Kab пристрої обмінюються 128-бітними словами LK_RAND (A) і LK_RAND (B), що генеруються випадковим чином. Далі слід побітовий XOR з ключем ініціалізації Kinit . І знову обмін отриманим значенням. Потім слід обчислення ключа по алгоритму E21.
Для цього необхідні величини:
На даному етапі pairing закінчується і починається останній етап ініціалізації bluetooth — Mutual authentication або взаємна аутентифікація. Заснована вона на схемі «запит-відповідь». Одне з пристроїв стає верифікатором, генерує випадкову величину AU_RAND (A) і засилає його сусідньому пристрою (у plain text), званому пред'явником (claimant — в оригінальній документації). Як тільки пред'явник отримує це «слово», починається обчислення величини SRES по алгоритму E1, і вона вирушає верифікатори. Сусіднє пристрій виробляє аналогічні обчислення і перевіряє відповідь пред'явника. Якщо SRES збіглися, то, значить, усе гаразд, і тепер пристрої міняються ролями, таким чином процес повторюється заново.
E1-алгоритм оперує такими величинами:
Основним напрямком використання Bluetooth має стати створення так званих персональних мереж (PAN, або private area networks), які включають такі різнопланові пристрої, як мобільні телефони, PDA, МР3-плеєри, комп'ютери і навіть мікрохвильові печі з холодильниками. Можливість передачі голосу дає змогу вбудовувати інтерфейс Bluetooth в бездротові телефони або, наприклад, бездротові гарнітури для телефонів. Можливості застосування Bluetooth на практиці безмежні: крім синхронізації PDA з настільним комп'ютером або під'єднування до низькошвидкісної периферії на зразок клавіатур або мишей, інтерфейс дає змогу дуже просто і з невеликими витратами організувати домашню мережу. Причому вузлами цієї мережі можуть бути будь-які пристрої, що мають потребу в інформації або володіють необхідною інформацією.
Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто очікувати роботу на відстані понад 10-20 м. Такої далекодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацювання алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джоном Херінгом (John Hering). Пристрій підключається до портативного пристрою — ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість та потужність (ефективна робота до 1,5 км).
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
