Глава 10

Как работает технология Bluetooth

«Bluetooth» — это короткое загадочное слово в последнее время нам приходится слышать все чаще и чаще. В нескольких словах, это одна из технологий беспроводных сетей. Но раз «одна из…» — значит, их существует немало. Почему же именно Bluetooth? Действительно, подобные технологии были и раньше, есть и сейчас, но ни одна из них не имела и не имеет такой мощной и всесторонней поддержки — и ни про одну из них столько не говорилось и не говорится. Попробуем разобраться, что это такое.

Bluetooth — это технология передачи данных на короткую дистанцию, призванная заменить соединение сотового телефона, мобильного компьютера и других периферийных устройств между собой с помощью проводов на более удобное соединение по радиоканалу. Главная задача — обеспечение экономичной (с точки зрения потребляемого тока) и дешевой радиосвязи между различными типами электронных устройств.

Дословно Bluetooth переводится с английского как «синий зуб» — что, правда, имеет мало общего с сутью. Наиболее известной версией происхождения этого бредового названия является следующая.

Давно-давно, в 910-940-х годах, в Дании жил король Гаральд Блютус (Haraid Bluetooth), который являлся предводителем викингов и вошел в историю в качестве объединителя скандинавских земель. Именно благодаря ему в те весьма далекие времена Дания и Норвегия слились практически в одно целое.

На самом деле его имя — Гаральд Гормс, однако чаще его называли прозвищем, вошедшим в английские летописи как Bluetooth — «Синезубый». На староскандинавском его имя звучало как «Bletand» и не имело ничего общего с синими зубами. А означало оно что-то вроде «чернявый», поскольку Гаральд имел весьма нетипичную для викингов-скандинавов смуглую кожу, черные волосы («bla» в переводе означает «темнокожий») и могучее телосложение (словом «tan» называли высокого хорошо сложенного человека). Вероятно, английские летописцы не захотели ломать язык и придумали королю более простое прозвище.

Загадочную историю правления Гаральда потомки почерпнули из древнескандинавских надписей, высеченных на двух камнях, установленных в память об этом короле в городе Jelling (ныне — Дания).

Первая концепция технологии Bluetooth появилась в небольшом городке Швеции Лунде, в 1994 году, и компания Ericsson решила воздвигнуть там новый камень (своеобразный ритуал) в память о великом человеке. Надпись на этом памятнике гласит (в оригинале — на древнескандинавском языке): «Компания Ericsson Mobile Communications АВ установила этот камень в честь Гаральда Блютуса, который дал свое имя новой беспроводной технологии для мобильных коммуникаций».

Далее, в начале 1998 года, пять крупных компаний — Ericsson, Nokia, IBM, Intel и Toshiba — объединились, чтобы начать работу над созданием новой технологии беспроводной связи Bluetooth. 20 мая этого же года для дальнейшего продвижения новой технологии на телекоммуникационном рынке была сформирована специальная рабочая группа (Special Interest Group — SIG). Любая компания, которая планирует разрабатывать устройства Bluetooth, может бесплатно войти в эту группу. В настоящее время в SIG входит более трех тысяч компаний, среди которых есть и старые представители, давшие начало развитию данного стандарта, и новые — например, такие гиганты, как Lucent, Microsoft, Motorola и др.

Bluetooth, образно говоря, представляет собой маленький чип, являющийся высокочастотным (2.402-2.480 ГГц) приемопередатчиком. Он работает в диапазоне ISM (Industry, Science and Medicine; промышленный, научный и медицинский), так как для использования этик частот не требуется лицензия — они свободны для применения по всему миру (исключения составляют Франция и Испания).

Основополагающий принцип построения сетей на базе Bluetooth — метод расширения спектра при скачкообразном изменении частоты (FHSS — Frequency Hopping Spread Spectrum). Вкратце это можно объяснить так: передатчик разбивает данные на пакеты и передает их по псевдослучайному алгоритму, при котором несущая частота (шаблон) меняется 1600 раз в секунду и принимает значение одной из 79 подчастот. Причем «понять» друг друга могут только те устройства, которые настроены на один и тот же шаблон передачи — для посторонних приборов переданная информация будет обычным шумом.

Основным структурным элементом сети Bluetooth является так называемая «пикосеть» (Piconet) — совокупность от двух до восьми устройств, работающих на одном и том же шаблоне. В каждой пикосети одно устройство работает как мастер (главное устройство, по аналогии с сервером), а остальные как slave (управляемые). Мастер синхронизирует частоту и ее изменения для всех остальных slave-устройств его пикосети. Для распознавания любого устройства в сети выделяется уникальный трехразрядный адрес. В случае необходимости любое управляемое устройство в Piconet может стать управляющим, поменявшись ролью со старым лидером. Несколько независимых и даже не синхронизированных между собой пикосетей (до 10), между которыми возможен обмен информацией, могут объединяться в так называемую большую сеть Scatternel. Для этого каждая пара пикосетей должна иметь как минимум одно общее устройство, которое будет главным в одной и подчиняемым в другой. Таким образом, в пределах отдельной Scatternet может быть одновременно связано максимум 71 устройство.

Интерфейс Bluetooth позволяет передавать как голос, так и данные. Голос идет по трем аудиоканалам, со скоростью 64 Кбит/с в каждом. Скорость передачи данных составляет порядка 720 Кбит/с в асимметричном и 420 Кбит/с в полностью симметричном, или полнодуплексном (двустороннем) режиме.

Технология Bluetooth может работать на сравнительно небольших расстояниях. Согласно ее спецификациям (версии 1.1 и 1.2) она имеет два класса адаптеров: класс 1 (или класс А) поддерживает связь на расстоянии до 100 м (из-за большой стоимости почти не применяется) и класс 2 (или класс В) надежно работает только в пределах 10 м (наиболее распространен).

В конце 2004 года компания SIG анонсировала спецификацию Bluetooth v2.0+EDR (Enhanced Data Rate — расширенный' протокол передачи данных), которая, по заявлениям разработчиков, увеличивает скорость передачи данных в три раза — до 2,1 Мб/с (достаточно даже для передачи потокового видео). Здесь следует заметить, что речь идет не о принципиально новой концепции, а об усовершенствовании старой, но самое интересное заключается в том, что новая скорость передачи была достигнута не повышением скорости как таковой, а внедрением нового алгоритма сжатия передаваемых пакетов данных. Разработчики утверждают, что новый формат будет совместим с устройствами, поддерживающими более ранние протоколы: 1.1 и 1.2. К тому же так как информация при новом способе передачи запакована больше, чем прежде, то каналы сильно не нагружаются из-за уменьшения размера данных, а это автоматически снижает энергопотребление.

Ну а теперь перейдем от теории к практике. Итак, для тестирования возьмем несколько компьютерных Bluetooth-адаптеров от разных производителей (какие именно, значения не имеет, поскольку все устройства вели себя одинаково, и если в каком-то испытании сдавал один, то же самое происходило и с остальными), работающих по новой версии 2.0, и, соответственно, мобильный телефон. Не будем мучить вас многочисленными показателями и цифрами, а скажем лишь, что воочию наблюдать трехкратное увеличение скорости, как это было обещано, нам не удалось — максимальное отмеченное значение при самых благоприятных условиях составило около 1,9 Кбит/с, что все равно не дотягивает до эталонной цифры. Подводя итог, можно точно говорить о двукратном увеличении скорости по сравнению с предыдущими версиями. Также в ходе тестирования замечена очень важная деталь — процедура начального обнаружения и восстановления сервиса предварительно спаренных устройств стала происходить значительно быстрее, что можно записать в плюсы. Таким образом, Bluetooth v2.0+EDR действительно лучше своих младших собратьев, однако, как это всегда бывает, не настолько, как хотелось бы. Но это и к лучшему, ведь раз можно улучшать — значит, есть куда стремиться.

Несмотря на то что технология Bluetooth разрабатывалась с учетом того, что передаваемая информация, как правило, является очень ценной, все же существует большая угроза безопасности пользователей «синего зуба». Конечно, протокол Bluetooth использует очень сложную и запутанную систему шифрования передаваемых данных, которая дополняется изложенной в спецификации стандарта многоуровневой схемой, каждая ступенька в которой усилена алгоритмами предыдущей. Поэтому создается псевдоощущение полной многоуровневой защиты. К несчастью, технология не идеальна. На вопрос «в чем именно?» придется приводить множество непонятных никому, кроме специалистов, ненужных формул, чего, по понятным причинам, мы не будем делать, однако все же дадим несколько рекомендаций, существенно уменьшающих риск оказаться жертвой какого-либо хакера или того, кто просто захотел поиграться, похитив вашу информацию.

Для начала следует использовать длинные PIN-коды для аутентификации (максимальная длина, поддерживаемая стандартом, — 16 символов), желательно составленные из различных цифр и букв латинского алфавита, что поможет до минимума снизить вероятность банального угадывания кода за короткое время. Еще нужно учитывать, что момент установки связи, то есть когда происходит взаимное обнаружение устройств и их спаривание, является самым уязвимым, поэтому не стоит проводить эту процедуру в местах, где могут быть злоумышленники (к таковым относятся большие торговые центры, рынки, публичный транспорт, многолюдные улицы). По мните, что более или менее безопасным является радиус, который хотя бы в два раза превышает указанное в специфи кациях максимально допустимое расстояние для этого типа устройств — иначе и ключ инициализации, и комбинированные ключи будут находиться в полном распоряжении у «нечистого на руку» «синезубиста». И наконец, там, где есть опасность, не стоит пренебрегать возможностью дополнительного шифрования трафика, предусмотренною в стандарте в виде соответствующих опций.

Вы можете применять технологию Bluetooth для следующих целей:

• для автоматической синхронизации настольного, переносного ПК и мобильного телефона. Например, как только вы вводите новые данные в адресную книгу в ноутбуке, автоматически модифицируются соответствующие записи в настольном компьютере, и наоборот;

• для автоматической резервной синхронизации. Представьте себе, что босс изменил ваш план мероприятий, в то время как вы находитесь в поездке. Офисный ПК посылает изменения на ваш сотовый телефон, который автоматически соединяется с ноутбуком и передает модифицированное расписание;

• для соединения между собой всех периферийных устройств. Беспроводное соединение настольного ПК или ноутбука с принтером, сканером и локальной вычислительной сетью. Особенно усиливает ощущение «свободы» беспроводное соединение мыши и клавиатуры с персональным компьютером;

• для использования автомобильного комплекта hands-free. Сотовый телефон остается в кармане, a handsfree соединяется с ним посредством беспроводной связи. Отдавая речевые команды, вы набираете номер и говорите по телефону;

• для передачи фотографий и видеоклипов из любой точки. Цифровая камера соединяется с мобильным телефоном (без проводов), а вы добавляете комментарии посредством клавиатуры на телефоне или ноутбуке. Фото и текст отправляются адресату;

• для соединения всех участников мгновенного обмена информацией. Находясь на встрече или конференции, можно быстро обсудить интересующий вопрос со всеми ее участниками Кроме того, теперь вы можете дистанционно выполнять функции управления, например включить проектор;

• для использования портативного ПК в качестве спикерфона. Соединив беспроводный головной телефон (headset) с ноутбуком, можно использовать его в офисе, автомобиле или дома.

Все это лишь малая часть того, где может применяться Bluetooth. Сейчас уже появляются такие экзотичные варианты, как встраивание модулей, работающих на этой технологии, в принтеры, карты памяти и т. д.

Уже в скором времени Bluetooth, помимо мобильных телефонов, смартфонов и КПК, будет встраиваться в различные бытовые приборы. Только представьте себе: холодильник, телевизор, пылесос, «микроволновка» и многая другая техника управляются с вашего «мобильника» так же, как и с универсального пульта. Кроме того, уже ведутся разработки альтернативных решений, которые могут составить серьезную конкуренцию «синему зубу» и даже в какой-то мере превзойти эту технологию.