Технология Bluetooth – основные возможности и принципы действия

Сегодня уже сложно представить различные устройства (мобильные телефоны, наушники, ноутбуки, автомобили, медицинские аппараты и т.п.) без универсальной и недорогой технологии беспроводной передачи данных Bluetooth.

Технология Bluetooth возникла в 1994 году, как альтернатива передачи данных через кабель по протоколу RS-232. У истоков ее создания стояла компания Ericsson, к которой в 1998 году присоединились компании Nokia, IBM, Toshiba. В результате была образована группа Special Interest Group (SIG), продолжившая дальнейшую разработку стандарта. Количество участников в SIG постоянно увеличивалось и в настоящее время их количество превышает 14000. Стандарт Bluetooth версии v1.0 был утвержден в 1999 году. Поскольку его недостатки были достаточно существенны - низкая скорость, частые разрывы соединения, конфликты в радиоэфире, уже в 2000 году появилась версия v1.0B, а в 2002 году – v1.1. В 2005 году появилась версия v1.2 со скоростью до 700 кбит/сек.

В 2004 году впервые появилось следующее поколение Bluetooth - версия v2.0. Предоставляемой скорости передачи до 3 Мбит/сек было уже достаточно для обмена мультимедийными файлами, потоковым видео и высококачественных аудиофайлов. На сегодня версия является наиболее распространенной в мире. В 2007 году была представлена версия v2.1 с увеличенными возможностями безопасности соединений и более высокой энергоэффективностью.

Технология Bluetooth v3.0 со скоростью передачи данных до 24 Мбит/сек появилась в апреле 2009 года. Более того, стандарт предусматривал возможность взаимодействия с Wi-Fi, при котором модуль Bluetooth отвечает за передачу сигнальной информации, а Wi-Fi - за пользовательские данные. Bluetooth v4.0 базируется на совместной работе с модулем Wi-Fi. Самая свежая версия была представлена в апреле 2010 года и предоставляет пользователям экономный расход энергии, увеличенный радиус действия и более высокую скорость передачи данных.

Принцип действия Bluetooth

В основе технологии Bluetooth лежит объединение устройств в пикосети (piconet), которые представляют собой небольшие по количеству элементов и расстоянию между ними беспроводные сети передачи данных. Элементарная пикосеть – это два устройства с модулями Bluetooth, которые называются master (главный) и slave (ведомый). Причем master выполняет инициацию и поддержку функционирования соединения. Максимальное количество соединений для одного мастера – 7, а суммарная скорость передачи данных не превышает максимум для данной версии технологии. Функции master и slave жестко не фиксируются за устройствами и в зависимости от загрузки могут меняться. Причем, в зависимости от структуры пикосети устройство в разных соединениях может выполнять разные роли, а также может быть в качестве slave для разных master.

Технология Bluetooth использует частотный диапазон 2.402-2.480 ГГц. При этом, в одном пространстве различные пикосети работают на одной частоте, не создавая помех друг для друга. Это стало возможным благодаря некоторым особенностям технологии Bluetooth. Во-первых, любое устройство начинает работу в пикосети с минимальной мощностью (1 мВт), что позволяет предотвратить возникновение интерференционных помех с уже работающими устройствами. В процессе работы мощность может постепенно возрастать до 3 Вт, увеличивая радиус взаимодействия до 100 метров. Во-вторых, в технологии Bluetooth на радио интерфейсе используется принцип размазывания спектра посредством перескоков по частоте (spread-spectrum frequency hopping), суть которого состоит в разделении доступного спектра частот на 79 подканалов. Коммутируемые устройства за секунду меняют частоту по определенному алгоритму 1600 раз. Это сводит к минимуму вероятность того, что одновременно несколько активных соединения будут работать на одной частоте. Но, даже если это и случится, такая накладка легко устраняется при помощи повтора пакета или алгоритма коррекции ошибок.

Безопасность Bluetooth

С учетом того обстоятельства, что Bluetooth является беспроводной технологией, получить доступ к передаваемой информации относительно легко. Тем более, что очень часто по соединениям Bluetooth передается важная и секретная информация. Для обеспечения безопасности в технологии Bluetooth предусмотрено несколько режимов. Практически всегда пользователь имеет возможность установить доверительный список устройств, которым он разрешает доступ без выполнения процедур безопасности. При поступлении запроса на установку соединения от устройства, не входящего в доверительный список, пользователь вправе самостоятельно принять решение о предоставлении доступа этому клиенту. Более того, процедуры безопасности предоставляют возможность настройки ограничений по доступу к различным услугам на сопряженном устройстве. Пользователь устройства, к которому направлено обращение, может дать подтверждение запроса о доступе к запрашиваемым услугам. Пользователь также может просто отключить передатчик Bluetooth и полностью закрыть доступ для всех устройств, что исключает возможность неавторизованного доступа.

Еще одной актуальной угрозой для безопасности Bluetooth соединений являются мобильные вирусы, которые распространяются при помощи таких соединений. Однако процедура подтверждения соединения позволяет притормозить передачу вирусов. Стоит отметить, что прежде, чем быть отправленным к сопряженному устройству, такой вирус сначала должен быть активирован на телефоне-источнике, что также позволяет препятствовать его распространению.

Кроме вышеупомянутых, существуют еще 3 проблемы безопасности, характерные для Bluetooth, получившие наибольшее распространение на сегодняшний день:

Bluejacking рассылает своеобразные «визитные карточки» с предложениями добавить в доверительный список новое устройство. В случае добавления пользователем злоумышленники получают доступ к его устройству.
Bluebugging представляет собой более опасную проблему, основанную на поиске «дырок» в системе безопасности технологии Bluetooth. Если такая прореха будет найдена, злоумышленник без ведома владельца может получить доступ к содержимому устройства.
Car Whisperer использует стандартную аудиосистему автомобиля, оснащенную технологией Bluetooth, для подслушивания разговоров в автомобиле.

Все вышеперечисленные проблемы уже имеют разработанные средства защиты. Однако, можно уверенно спрогнозировать появление новых способов атак на Bluetooth, так как ценность современной информации имеет огромное значение.

Дальнейшее развитие Bluetooth

Появление уже четвертой версии стандарта Bluetooth убедительно подтверждает популярность технологии. Привлекательность нового релиза заключается не только в высоких скоростях передачи данных, большом радиусе действия и низком потреблении энергии, но и в возможности практически мгновенного установления соединения и отсутствии требований к инфраструктуре. Технология имеет универсальный характер и идеально подходит для соединения различных устройств в единую сеть. Эти достоинства технологии Bluetooth гарантируют ей дальнейшее развитие и массовое использование при организации локальных беспроводных сетей.

Автор: MC,
04.03.2013 г.