» » Что такое Bluetooth и как он работает

Что такое Bluetooth и как он работает

В категории: Статьи

Что такое Блютуз

Когда вы используете компьютеры, развлекательные системы и телефоны, некоторые части и составляющие этих систем создают «общество» электронных устройств, которые соединяются друг с другом через разновидные кабели, провода, радиосигналы и лучи инфракрасного света, а также благодаря множеству протоколов, разъемов и модулей.

Существуют разные варианты соединения электронных устройств. Вот некоторые из них:

  • Составные кабели
  • Электрические провода
  • Кабели Ethernet
  • Wi-Fi
  • Инфракрасные сигналы

Искусство соединения вещей становится комплекснее с каждым днем. В данной статье мы рассмотрим технологию соединения устройств, которая называется Bluetooth и упрощает процесс подключения. Соединение Bluetooth является беспроводным и автоматическим, а также имеет несколько интересных особенностей, которые могут помочь в ежедневной рутине.

Проблема

Когда любым двум устройствам необходимо «общаться» между собой, они должны предварительно согласиться по определенным пунктам, прежде чем само соединение состоится. Первый пункт касается физических элементов, в рамках чего решается, будут ли устройства соединяться через провода или будут использовать тот или иной тип беспроводного сигнала. Если выбор падает на провода, то встает вопрос количества – сколько проводов будет использовано: один, два, восемь или 25? Когда физические детали согласованы, приходит очередь пунктов иного плана:

  • Одновременно сколько данных будет отправляться? Например, серийные порты отправляют 1 бит информации за раз, а параллельные – несколько бит.
  • Как устройства будут «разговаривать»? Каждая составляющая электронной дискуссии должна знать, что означает тот или иной бит, и идентично ли полученное им сообщение отправленному. Для решения этой задачи необходимо разработать строгий набор команд и пар запрос/ответ, который известен как протокол.

Технология Bluetooth предлагает решение этой проблемы.

Как Bluetooth создает соединение?

Bluetooth поднял краткодистанционную сеть на следующую ступень развития, так как исключил человеческое вмешательство и добился малых мощностей передачи, что позволяет экономить энергию батареи.

Представьте ситуацию, когда вы, со своим мобильным телефоном, у которого включен Bluetooth, стоите на подходе к собственному дому. Вы разговариваете с другом и просите его перезвонить через пять минут, чтобы вы успели зайти в дом и переодеться. Как только вы заходите, GPS система вашей машины через Bluetooth отправляет вам карту на сотовый телефон. Однако, данная карта перенаправляется на стационарный компьютер, со включенным Bluetooth, потому как ваш мобильный телефон уловил Bluetooth сигнал ПК и автоматически отправил ему данные, которые предварительно были запрограммированы на передачу. Спустя пять минут ваш друг перезванивает, но звонит уже не мобильный, а домашний телефон, у которого также включен Bluetooth. Человек на другом конце линии набрал тот же номер, но ваш домашний телефон уловил Bluetooth сигнал сотового и автоматически перенаправил звонок, так как понял, что вы уже дома. При этом, каждому полученному и переданному мобильным телефоном сигналу требуется всего 1 миливатт энергии, поэтому зарядка вашего сотового остается виртуально незатронутой от этой активности.

Bluetooth является существенным сетевым стандартом, работающим на двух уровнях:

  • Технология предоставляет соглашение на физическом уровне. Bluetooth – это стандарт радиочастот.
  • Она также предоставляет соглашение на уровне протокола, когда решается время отправки битов, количество одновременно отправляемых данных и способ, по которому составляющие дискуссии могут проверить идентичность посланных и полученных сообщений.

Положительную картину Bluetooth рисуют его дешевизна, автоматичность и беспроводность. Существуют и другие методы коммуникации, когда можно обходиться без проводов, включая инфракрасную связь. Инфракрасными называются световые лучи малых частот, которые недоступны человеческому глазу. Такие лучи широко используются в системах дистанционного управления телевизорами. Инфракрасная связь довольно надежна и не требует больших затрат, чтобы оснастить соответствующей электроникой устройства, однако, у нее есть некоторые недостатки. Во-первых, это «линейная» технология. Например, если вы хотите переключить канал телевизора или поднять звук DVD плеера, то должны направить пульт на технику, чтобы «осуществилось желанное». Во-вторых, инфракрасное соединение почти всегда является технологией «один к одному». Если вы сможете отправлять данные, скажем, между стационарным компьютером и ноутбуком, то через эту же сеть ноутбук уже не сможет «общаться», например, с планшетом.

В определенных случаях вышеописанные черты положительно характеризуют соединение. Благодаря тому, что инфракрасные передатчики и приемники должны быть расставлены прямолинейно, помехи между устройствами случаются редко. Вторая черта инфракрасных соединений гарантирует, что отправленное сообщение получит только предназначенный получатель, даже если комната будет заполнена инфракрасными приемниками.

Bluetooth был задуман, чтобы решить проблемы инфракрасных систем. По старому стандарту Bluetooth 1.0, максимальная скорость передачи данных составляет 1 мегабит в секунду, а Bluetooth 2.0 уже разрешает передавать целых 3 мегабита в секунду. Bluetooth 2.0 совместим с устройствами, работающими по старому стандарту.

Давайте выясним, как работает Bluetooth соединение.

Почему технология называется Bluetooth?

Геральд Блютуз был королем Дании в далекие 900-ые. Он объединил Данию и часть Норвегии в единое королевство и принес христианство в Данию. В честь родителей поставил большой памятник – рунический камень Джеллинг (Jelling). Был убит в битве против сына, Свенда Форкбирда, в 986 году. Выбор этого имени для стандарта подчеркивает, как важны компании из скандинавского региона (нации, включая Данию, Швецию, Норвегию и Финляндию) для коммуникационной индустрии, даже в том случае, когда оно мало говорит о том, как, собственно, работает технология.

Как действует Bluetooth

В сети Bluetooth данные переводятся по средствам низкомощностных радиоволн. Устройства оперируют волнами частотой 2.45 гигагерц (если быть точным, частота колеблется в коридоре 2.402 ГГц и 2.480 ГГц). Согласно международному соглашению, данный интервал выделен для использования промышленными, научными и медицинскими устройствами.

Некоторые гаджеты, которыми вы, вероятно, пользуетесь, также работают с радиоволнами из этого интервала. Средства слежения за младенцами, пульты от гаражей и новейшее поколение радиотелефонов создают волны из данного коридора. В процессе разработки необходимо всегда удостовериться, что Bluetooth и эти устройства не создают помехи друг для друга.

Одним из способов предотвращения помех является отправка Bluetooth устройствами слабых сигналов, каждый из которых мощностью почти в 1 миливатт. Если сравнивать с мобильными телефонами, то самый мощный из них может послать 3-ваттный сигнал. Низкая энергопотребляемость ограничивает расстояние действия Bluetooth устройств около 10 метрами (32 фута), таким образом понижая вероятность схождения сигналов компьютера, мобильного телефона и, скажем, телевизора. Даже при малых мощностях, Bluetooth не требует, чтобы «говорящие» гаджеты были расставлены между собой прямолинейно. Стены в вашем доме не остановят Bluetooth сигнал, поэтому стандарт полезен для контроля за несколькими устройствами, находящимися в разных комнатах.

Как работает Блютуз

Bluetooth одновременно может соединить до восьми устройств. Вы можете подумать, что если все эти гаджеты будут находиться в том же 10-метровом радиусе, то они создадут помехи друг для друга, но такое маловероятно. Bluetooth использует технику подпрыгивающих спектровых частот, благодаря которой почти всегда каждому параллельно работающему устройству выделяется свободная частота. Согласно данной технике, устройство будет использовать 79 индивидуальных частот, которые выбираются случайно из предварительно заданного интервала и регулярно заменяют друг друга. В случае Bluetooth, передатчики меняют частоту 1600 раз в секунду, что позволяет гаджетам пользоваться всеми частотами ограниченного коридора радиочастот. Поскольку каждый Bluetooth передатчик выбирает спектровую частоту автоматически, существует слишком малая вероятность того, что два устройства воспользуются той же частотой одновременно. Благодаря этой технике также сокращается риск помех между, скажем, радиотелефоном и средством слежения за младенцем, с одной стороны, и Bluetooth устройств - с другой, потому как каждое сходство частот будет длиться только слишком маленькую фракцию секунды.

Когда устройства, с активированным Bluetooth, входят в радиус действия друг друга, начинается электронная дискуссия, чтобы выяснить, имеют ли гаджеты данные для передачи или один из них хочет взять контроль над другим. Пользователь в это время не нажимает кнопки и не дает команды, электронные переговоры происходят автоматически. Когда «разговор» начинается, вне зависимости от того, являются ли «переговорщики» частями компьютерной или стерео систем, они объединяются в сеть. Системы Bluetooth создают персональные сети, которые часто называются piconet и могут покрыть как всю комнату, так и занять пространство, равное, скажем, расстоянию между сотовым на поясе и наушниками в ваших ушах. Когда piconet настроен, участники сети в унисон «подпрыгивают» на случайные частоты и всегда поддерживают связь между собой, при этом оставаясь отделенными от других персональных сетей, которые могут быть установлены в той же комнате. Давайте рассмотрим пример Bluetooth-соединенной системы.

Персональные сети Bluetooth

Давайте предположим, что вы имеете типичный современный дом, в котором расставлено множество современных гаджетов. Там находятся развлекательная система со стерео, DVD плеер, спутниковый ресивер и телевизор, а также радиотелефон и персональный компьютер. Каждая из этих систем использует Bluetooth и создает собственную персональную сеть, чтобы «разговаривать» как с основной единицей, так и с периферийными.

Гибкая передача

В большинстве случаев, сеть или соединения одновременно работают либо в одном направлении и называются полудуплексными соединениями, либо в обоих направлениях параллельно и называются полнодуплексными соединениями. Микрофон с громкоговорителем, который позволяет говорить или слушать, но не обе, является примером полудуплексного соединения, а стандартный телефон, наоборот, хороший пример полнодуплексного устройства. Так как Bluetooth разработан для работы при разных обстоятельствах, технология может быть и полудуплексным, и полнодуплексным.

Скажем, радиотелефону необходима полнодуплексная (двухсторонняя) поддержка. В этом режиме Bluetooth может передавать данные со скоростью выше 64 килобит в секунду, которую достаточно для поддержания переговоров с несколькими голосами. Если технология переключается в полудуплексный режим, например, связывается с компьютерным принтером, то пропускная способность увеличивается до 721 килобита в секунду, скорость в противоположном же направлении составляет 57.6 килобит в секунду. Если нужна равноскоростная поддержка, Bluetooth приравнивает пропускные способности обеих направлений 432.6 килобитам в секунду.

Радиотелефон имеет один Bluetooth передатчик в базе и один – в самой трубке. Для каждой единицы производитель выделяет адрес, который берется из предустановленного интервала, ассоциирующегося с определенным типом устройств. Когда база впервые включается, она посылает радиосигналы и просит ответить любой единице, адрес которой находится в намеченном диапазоне. Поскольку адрес трубки совпадает с этим диапазоном, трубка посылает ответный сигнал, и формируется маленькая сеть. Теперь, если даже один из данных устройств получит сигнал от другой системы, он проигнорирует его, так как система будет находиться вне сети. Компьютер и развлекательная система проделывают ту же рутинную работу, формируя сети с предустановленными производителями адресами. Когда все сети настроены, системы начинают «разговаривать» между собой. Каждый piconet случайным образом подпрыгивает на доступные частоты, поэтому каждая сеть полностью отделена от остальных.

Теперь в комнате действуют три отдельные сети, каждая из которых состоит из устройств, знающих и адреса передатчиков, отправленные сигналы которых должны быть обработаны, и адреса приемников, с которыми можно «разговаривать». Поскольку каждая сеть меняет частоту своих операций больше полторы тысячи раз в секунду, вероятность того, что две сети одновременно будут использовать ту же частоту слишком мала. Если, все-таки, подобные ситуации возникают, то, во-первых, они длятся лишь маленькую фракцию секунды, во-вторых, специально запрограммированный софт решает конфликт и возвращает контроль сетям для продолжения операций.

Безопасность Bluetooth

В каждой беспроводной сети безопасность является проблемой. Устройства могут легко поймать радиоволны с воздуха, поэтому те, кто посылают важную информацию через беспроводные соединения, должны предпринимать меры, чтобы посланные ими сигналы не были перехвачены. С этой точки зрения, технология Bluetooth ничем не отличается – она беспроводная, значит, также уязвима для прослушки и удаленного доступа, как и WiFi соединение, если созданная последним сеть небезопасна. С другой стороны, «автоматичная природа» Bluetooth соединений, которая экономит силы и время пользователей, является плюсом еще и для тех, кто хочет отправить вам данные без вашего ведома.

Bluetooth предлагает несколько режимов безопасности, а производители сами решают, какие режимы должны быть включены в Bluetooth устройства. Почти во всех случаях пользователи Bluetooth могут заполнить список «доверенных устройств», с которыми можно будет в дальнейшем обмениваться данными без предварительного согласования. Любое другое устройство, которое попытается установить соединение с данным гаджетом, может быть игнорировано или допущено, по желанию самого пользователя. Безопасность служебного уровня и безопасность аппаратного уровня работают вместе, чтобы уберечь Bluetooth устройства от несанкционированного обмена данными. Методы безопасности включают процедуры авторизации и идентификации, которые допускают к услугам Bluetooth лишь зарегистрированных пользователей, а также требуют, чтобы пользователи сами принимали сознательное решение по поводу отправки того или иного файла или принятия той или иной передачи. Пока телефон или другой пользовательский гаджет защищен этими мерами неавторизованный доступ маловероятен. Пользователь также может переключиться в режим «невидимости» и полностью скрыть Bluetooth устройство от обнаружения. Если пользователь использует сеть Bluetooth, главным образом, для синхронизации домашней техники, то это может быть предпосылкой того, что он не попадет в бреши безопасности, когда войдет в публичные сети.

Хакеры, которые в прошлом писали вирусы для мобильных телефонов, теперь «обнаружили» процесс автоматического соединения Bluetooth и используют его, чтобы передавать зараженные файлы. Однако, поскольку большинство сотовых телефонов использует безопасные Bluetooth соединения, которые требуют авторизации и аутентификации, прежде чем принять данные от неизвестного устройства, опасные файлы, в основном, «далеко не заходят». Когда вирус, все-таки, достигает телефона, пользователь должен еще, во-первых, согласиться открыть файл, во-вторых, согласиться установить его. Такая мера предосторожности останавливает множество мобильных вирусов и предотвращает серьезные ущербы.

Другие проблемы, например, bluejacking, bluebugging и «Говорящий с авто» ("Car Whisperer”), оказались специфичными для безопасности Bluetooth. Bluejacking представляет из себя рассылку бизнес карт, которые, на самом деле, являются простыми текстовыми сообщениями, в радиусе 10 метров или 32 футов. Если пользователь не увидит подвоха, он может добавить контакт в свою книгу адресов, а контакт, в свою очередь, уже сможет отправлять ему сообщения, которые будут автоматически открываться, потому как приходят с известного адреса. Bluebugging является проблемой посложнее, так как позволяет хакерам удаленно проникать в телефон пользователя и использовать его функции, включая звонки и отправку текстовых сообщений, а сам хозяин мобильного, при этом, даже не подозревает, что происходит. «Говорящий с авто» - это часть программного кода, которая позволяет хакерам обмениваться аудиофайлами с Bluetooth активированной стереосистемой автомобиля. Как бреши в компьютерной безопасности, так и вышеописанные уязвимости являются неизбежными следствиями технологической инновации, и производители гаджетов, как только обнаруживаются проблемы того или иного рода, выпускают микропрограммные обновления, которые закрывают эти дыры.

Похожие посты

    Оставить комментарий