蓝牙
短距離無線通訊協定 来自维基百科，自由的百科全书
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蓝牙（英语：Bluetooth）是一种无线通讯技术标准，用来让固定与移动设备，在短距离间交换资料，以形成个人局域网（PAN）。其使用短波特高频（UHF）无线电波，经由2.4至2.485 GHz的ISM频段来进行通讯[3]。1994年由电信商爱立信（Ericsson）发展出这个技术[4]。它最初的设计是希望建立一个RS-232数据线的无线通讯替代版本。它能够链接多个装置，以克服同步的亦被干扰等问题。
蓝牙技术目前由蓝牙技术联盟（SIG）负责维护其技术标准，其成员已超过三万，分布在电信、电脑、网络与消费性电子产品等领域[5]。IEEE曾经将蓝牙技术标准化为IEEE 802.15.1，但是这个标准已经不再继续使用。
“Bluetooth”一词是斯堪的纳维亚语言词汇Blåtand/Blåtann的英语化。这个词的来源是10世纪丹麦和挪威国王蓝牙哈拉尔（丹麦语：Harald Blåtand Gormsen），借国王的绰号“Blåtand”当名称，直接翻译成中文为“蓝牙”（blå＝蓝，tand＝牙）。原本台湾翻译为“蓝芽”，但2006年时，蓝牙技术联盟组织已将全球中文译名统一改采直译为“蓝牙”，并注册为该组织的注册商标。[6]
蓝牙哈拉尔曾统一了因宗教战争和领土争议而分裂的挪威和丹麦，因此蓝牙技术的研发小组以其名号期许新技术能集成各大资通品牌的标准。蓝牙的标志是卢恩字母 
（Hagall，ᚼ）和 
（Bjarkan，ᛒ）的组合，也就是Harald Blåtand的首字母HB的合写。[7]
蓝牙技术最初由爱立信创制。技术始于爱立信公司的1994方案，它是研究在移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通讯连接的方法。发明者希望为装置间的通讯创造一组统一规则（标准化协议），以解决用户间互不兼容的移动电子装置。1997年前爱立信公司以此概念接触了移动设备制造商，讨论其项目合作发展，结果获得支持。
1998年5月20日，爱立信、国际商业机器、英特尔、诺基亚及东芝公司等业界龙头创立“特别兴趣小组”（Special Interest Group，SIG），即蓝牙技术联盟的前身，目标是开发一个成本低、效益高、可以在短距离范围内随意无线连接的蓝牙技术标准。
1998年时蓝牙推出0.7规格，支持Baseband与LMP（Link Manager Protocol）通讯协定两部分。1999年推出先后0.8版，0.9版、1.0 Draft版，1.0a版、1.0B版。1.0 Draft版，完成SDP（Service Discovery Protocol）协定、TCS（Telephony Control Specification）协定。1999年7月26日正式公布1.0版，确定使用2.4GHz频谱，最高资料传输速度1Mbps，同时开始了大规模宣传。和当时流行的红外线技术相比，蓝牙有着更高的传输速度，而且不需要像红外线那样进行接口对接口的连接，所有蓝牙装置基本上只要在有效通讯范围内使用，就可以进行随时连接。
当1.0规格推出以后，蓝牙并未立即受到广泛的应用，除了当时对应蓝牙功能的电子装置种类少，蓝牙装置也十分昂贵。2001年的1.1版正式列入IEEE标准，Bluetooth 1.1即为IEEE 802.15.1。同年，SIG成员公司超过2000家。过了几年之后，采用蓝牙技术的电子装置如雨后春笋般增加，售价也大幅下降。为了扩宽蓝牙的应用层面和传输速度，SIG先后推出了1.2、2.0版，以及其他附加新功能，例如EDR（Enhanced Data Rate，配合2.0的技术标准，将最大传输速度提高到3Mbps）、A2DP（Advanced Audio Distribution Profile，一个控音轨分配技术，主要应用于立体声耳机）、AVRCP（A/V Remote Control Profile）等。Bluetooth 2.0将传输率提升至2Mbps、3Mbps，远大于1.x版的1Mbps（实际约723.2kbps）。
蓝牙用于在不同的装置之间进行无线连接，例如连接电脑和外围装置，如：打印机、键盘等，又或让个人数码助理（PDA）与其它附近的PDA或电脑进行通讯。具备蓝牙技术的手机可以连接到电脑、PDA甚至连接到免持听筒。
事实上，根据已订立的标准，蓝牙可以支持功能更强的长距离通讯，用以构成无线局域网。每个Bluetooth装置可同时维护8个连接[来源请求]。可以将每个装置配置为不断向附近的装置声明其存在以便建立连接。另外也可以对二个装置之间的连接进行密码保护，以防止被其他装置接收。
蓝牙的标准是IEEE 802.15.1，蓝牙协议工作在无需许可的ISM（Industrial Scientific Medical）频段的2.45GHz。最高速度可达723.1kb/s。为了避免干扰可能使用2.45GHz的其它协议，蓝牙协议将该频段划分成79个频道，（带宽为1MHz）每秒的频道转换可达1600次。
蓝牙技术分为基础率/增强数据率（BR/EDR）和低耗能（LE）两种技术类型。[8]其中BR/EDR型是以点对点网络拓扑结构建立一对一装置通讯；LE型则使用点对点（一对一）、广播（一对多）和网格（多对多）等多种网络拓扑结构。[9]
蓝牙技术已经应用到超过3万个联盟技术成员的82亿件产品之中。依靠蓝牙支持，电脑或PDA能通过手机的调制解调器实现拨号上网。可以在一定距离内架设电脑间的无线网络或数个以太网之间的无线桥架。蓝牙装置之间可以传输文件。
| 汽车 蓝牙免提调用系统；车载音频娱乐系统；监测和诊断机电系统 |
消费类电子产品 电视和游戏系统，家用游戏机的手柄，包括PS4、PSP Go、 Wii、Switch。 |
家居自动化 智慧家居，室内的照明、温度、家用电器、窗户和门锁等安全系统以及牙刷、鞋垫等日常用品。 |
| 医疗和保健 血糖监测仪、脉搏血氧仪、心率监视器、哮喘吸入器等产品 |
手机 移动电话和免提装置之间的无线通讯，这也是最初流行的应用。 |
电脑与外设 滑鼠、键盘、耳机、打印机等 |
| 可穿戴装置 智慧眼镜、耳机、活动监测仪、儿童和宠物监视器、医疗救助、头部和手部安装终端以及摄像机 |
运动和健身 健身跟踪手环和智慧手表，瑜伽垫、棒球棍等 |
零售和位置导向式服务 实时定位系统（RTLS），应用"节点"或"标签"嵌入受跟踪物品中读卡器从标签接收并处理无线信号以确定物品位置。[10] |
其它的例子还有：
| 蓝牙版本 | 发布时间 | 最大传输速度 | 传输距离 | LMP版本[12] |
|---|---|---|---|---|
| 蓝牙6.0 | 20249月 | 48 Mbit/s[来源请求] | 300米 | LMP 13 |
| 蓝牙5.4 | 2023 | 48 Mbit/s[来源请求] | 300米 | LMP 13 |
| 蓝牙5.3 | 2021 | 48 Mbit/s[来源请求] | 300米 | LMP 12 |
| 蓝牙5.2 | 2020 | 48 Mbit/s[来源请求] | 300米 | LMP 11 |
| 蓝牙5.1 | 2019 | 48 Mbit/s[来源请求] | 300米 | LMP 10 |
| 蓝牙5.0 | 2016 | 48 Mbit/s[13][与来源不符] | 300米 | LMP 9 |
| 蓝牙4.2 | 2014 | 24 Mbit/s[来源请求] | 50米 | LMP 8 |
| 蓝牙4.1 | 2013 | 24 Mbit/s[来源请求] | 50米 | LMP 7 |
| 蓝牙4.0 | 2010 | 24 Mbit/s[来源请求] | 50米 | LMP 6 |
| 蓝牙3.0+HS | 2009 | 24 Mbit/s[14] | 10米 | LMP 5 |
| 蓝牙2.1+EDR | 2007 | 3 Mbit/s[14] | 10米 | LMP 4 |
| 蓝牙2.0+EDR | 2004 | 2.1 Mbit/s | 10米 | LMP 3 |
| 蓝牙1.2 | 2003 | 1 Mbit/s | 10米 | LMP 2 |
| 蓝牙1.1 | 2002 | 810 Kbit/s | 10米 | LMP 1 |
| 蓝牙1.0 | 1998 | 723.1 Kbit/s | 10米 | LMP 0 |
早期的1.0和1.0B版本存在多个问题，多家厂商指出他们的产品互不兼容。同时，在两个装置“链接”（handshaking）的过程中，蓝牙硬件的地址（BD_ADDR）会给发送出去，在协议的层面上不能做到匿名，造成泄漏资料的危险，令一些用户却步。
蓝牙1.2版本可以向下兼容1.1版，其主要改进包括：
蓝牙2.0+EDR版加入了“非跳跃窄频通道”（Non-hopping narrowband channel）。因为不需要与每个装置交换应答信号，这种通道可以用来将各种器件的蓝牙服务概要同时广播到巨量的蓝牙器件。应答信号交换过程当前需要大约一秒。实时公共交通时刻表、基本的交通畅通性资讯和高级交通指向指示等未加密资讯可以以高速度发送给装置。更高的连接速度，支持多个速度水平。
2007年7月26日，蓝牙技术联盟通过了蓝牙核心规范2.1+EDR，向下对1.2版本完全兼容，并增加了Sniff省电功能，使得适配器与装置的联络时间延长到0.5秒，能节约不小电量；增强功能有简单安全配对（SSP），这改善了蓝牙装置的配对经验，同时提升了使用和安全强度。[15][查证请求]
2009年4月21日，蓝牙技术联盟颁布了蓝牙核心规范3.0版（3.0+HS），是一种全新的交替射频技术。蓝牙3.0+HS提高了资料传输速率，集成802.11PAL最高速度可达24Mbps[14]。是蓝牙2.0速度的8倍。此外，引入了增强电源控制，实际空闲功耗明显降低。[16]
| 技术规范 | 典型蓝牙 | 低耗电蓝牙 |
|---|---|---|
| 无线电频率 | 2.4 GHz | 2.4 GHz |
| 距离 | 10米/100米 | 30米 |
| 空中数据速率 | 1-3 Mb/s | 1 Mb/s |
| 应用吞吐量 | 0.7-2.1 Mb/s | 0.2 Mb/s |
| 节点／单元 | 7-16,777,184 | 未定义（理论最大值为2^32） |
| 安全 | 64/128-bit及用户自定义的应用层 | 128-bit AES及用户自定义的应用层 |
| 强健性 | 自动适应快速跳频，FEC，快速ACK | 自动适应快速跳频 |
| 延迟（非连接状态） | 100 ms | <6 ms |
| 发送数据的总时间 | 0.625 ms | 3 ms |
| 政府监管 | 全球 | 全球 |
| 认证机构 | 蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG） | 蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG） |
| 语音能力 | 有 | 没有 |
| 网络拓扑 | 分散网 | 星状拓扑（Star） 总线拓扑（Bus） 网状拓扑（Mesh） |
| 耗电量 | 1（作为参考） | 0.01至0.5（视使用情况） |
| 最大操作电流 | <30 mA | <15 mA（最高运行时为15 mA） |
| 服务探索 | 有 | 有 |
| 简介概念 | 有 | 有 |
| 主要用途 | 手机，游戏机，耳机，立体声音频流， 汽车和PC等 |
手机，游戏机，PC，表，体育和健身，医疗保健， 汽车，家用电子，自动化和工业等 |
2010年7月7日，蓝牙技术联盟推出了蓝牙4.0规范。其最重要的特性是支持省电。
2013年底，蓝牙技术联盟推出了蓝牙4.1规范，其目的是为了让 Bluetooth Smart 技术最终成为物联网(Internet of Things)发展的核心动力。
2014年12月，蓝牙技术联盟推出了蓝牙4.2规范。
2019年1月，蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.1规范。
2020年1月，蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.2规范。
2021年7月，蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.3规范。
2023年1月，蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.4规范。
蓝牙技术联盟（英语：Bluetooth Special Interest Group，缩写为SIG）拥有蓝牙的商标，负责制定蓝牙规范、认证制造厂商，授权他们使用蓝牙技术与蓝牙标志，但本身不负责蓝牙装置的设计、生产及贩售。
蓝牙协议堆栈依照其功能可分四层：
蓝牙规范（Profile）是指蓝牙通讯在那一种用途下应该使用的通讯协议和相关的规范。蓝牙1.1定义的profile有13个。SIG认为蓝牙装置有4个最基本的Profile：
Bluetooth在2.4GHz的电波干扰问题一直为大家所诟病，特别和无线局域网(Wi-Fi)间的互相干扰问题。有干扰发生时，就以重新发送分组的方法来解决干扰。
在JAVA和Symbian60平台上，使用“蓝牙骇客”或“蓝牙间谍”软件，对方同意配对就可以控制打开蓝牙的手机。此种软件可以实现的功能有：查看对方手机中的电话簿、短讯、电量、串行号；更改对方手机的情景模式和界面语言、打开对方手机内建的JAVA软件、控制手机多媒体播放器、遥控对方手机打电话、发短讯等。[19]
2023年11月，来自Eurecom的研究人员揭示了一类新的攻击方式，称为BLUFFS（低能耗蓝牙前向与未来保密攻击）。这6种新攻击是在之前已知的KNOB和BIAS（蓝牙冒充攻击）的基础上进行扩展和协作的。之前的KNOB和BIAS攻击允许攻击者在会话中解密和伪造蓝牙数据包，而BLUFFS将这一能力扩展到由装置生成的所有会话（包括过去、现在和未来）。所有运行蓝牙版本4.2到5.4的装置都受到影响。[20][21]
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