Bluetooth

Allikas: Vikipeedia
Sinihamba logo

Bluetooth ehk sinihammas on 1990. aastatel Bluetooth Special Interest Group (SIG) poolt loodud IEEE 802.15.1 tehnoloogiale vastav tööstusstandard, seadmete traadita omavaheliste suhtlemise jaoks (WPAN). Sinihammas on liides, mille abil suudavad erinevad seadmed nagu mobiiltelefonid, PDA-d, arvutid või perifeeriaseadmed omavahel suhelda. Sinihamba põhieesmärgiks on andmeedastuste ja juhtmeühenduste asendamine.

Esimese osa sinihamba traadita tehnoloogiast töötas välja Hollandi professor Jaap Haartsen ja rootslane Sven Mattisson. Algselt oli see mõeldud firmale Ericsson. Teised osad töötasid välja peamiselt firmad Nokia ja Intel.

Sinihamba ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Juba 1980. aastate lõpust alates on proovitud erineval viisil arvuti ümbruskonda üleliigsetest juhtmetest vabastada, püüdes neid asendada traadita lahendustega (traadita klaviatuurid, infrapuna printer jms.). Erinevate asjaolude tõttu (kõrge voolutarbimine, üksteise segamine jne) ja puuduvate standardite pärast ei olnud esialgsed lahendused eriti edukad.

Infrapuna tehnoloogia suur populaarsus andis lootust, et nimetatud tehnoloogia on edukas. 1993. aasta augustis asusid 30 firmat (nende hulgas ka HP, IBM, Digital) koos ühist protokolli välja töötama ja loodi Infrared Data Association (IrDA). Eesmärk oli ühise infrapuna andmeedastamise protokolli loomine. Paljud teadmised IrDA-töödest mõjutasid hiljem ka uut bluetooth standardit.

Kuna infrapuna tehnoloogia kasutamisel oli probleemiks andmete edastamisel vajalik saatja ja saaja vaheline silmside, anti aastal 1994. aastal firmale Ericsson ülesanne uurida traadita ühenduse loomise võimalikkust raadiolainete abil. Uuring andis positiivse tulemuse ja 1998. aastal asutasid Nokia, Ericsson, IBM, Toshiba ja Intel Bluetooth Special Intereset Group´i (SIG), mille ülesandeks oli standardi väljatöötamine. Esimese lõpliku versiooni avaldas SIP aasta 1999. aasta juulis, milleks oli Bluetooth versioon 1.0 ja millele järgnes sama aasta detsembris Bluetooth 1.0b. Alles 2001.aasta veebruaris toodi välja versioon 1.1. See oli esimene soliidsem põhi turukõlblikute seadmete jaoks, sest eelnevas versioonis esines üsna palju ebatäpsusi ja vigu.

Nimi „Bluetooth“ („Sinihammas“) sai nime 10.sajandil elanud Taani Viikingite kuninga Harald Blåtand´i järgi, kes oli tuntud kui väga hea rääkija. Nimi „Bluetooth“ oli küll ainult algul koodinimeks, selle tehnoloogia väljaarendamisprojekti jaoks, hiljem otsustatigi selle nime kasuks. Fakt, et tegemist on skandinaavlasega, mõjus nimepanemise protsessile soodustavalt, sest firmad nagu Ericsson ja Nokia, kes töötasid sinihamba väljatöötamisel tugevalt kaasa, on samuti Skandinaavia firmad.

Põlvkonnad ja versioonid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sinihamba verisoonid ja valik nende omadustest:

Bluetooth 1.0 ja 1.0B[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Sisaldas turvaprobleeme, mis olid tingitud Bluetooth Hardware Device Address Transmission (BD_ADDR)-ga.
  • Maksimaalne andmeedastuskiirus: 732,2 kbit/s

Bluetooth 1.1[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Ratifitseeriti 2002. aastal kui IEEE Standart 802.15.1
  • Paljud vead eelnevast versioonist parandati ära.
  • Toetab mitte-krüpteerituid kanaleid.
  • Lisati signaalitugevuse indikaator Received Signal Strength Indication (RSSI)

Bluetooth 1.2[muuda | redigeeri lähteteksti]

See versioon on eelnevate versioonidega kooskõlas ja sisaldab järgnevaid lisaseadmeid:
  • Kiirem ühendus ja ülesleidmine
  • Adaptive Frequence-hopping spread spectrum (AFH), mis teeb seadme vähemtundlikuks teiste raadiolaineid tekitavate seadmete suhtes (nagu näiteks Wifi-ruuterid)
  • Ratifitseeriti 2005. Aastal, kui IEE Standard 802.15.1
  • Laiendatud sünkroonsed ühendused (Extended Synchronous Connections eSCO), mis parandavad heli kvaliteeti saatmise ajal sellega, et lubab vigaseid pakette uuesti saata ja vajalikul korral tõsta heli latentsust et toetada paremini samaaegset andmeedastust.
  • Tutvustab voolu kontrolli (Flow Control) ja taassaatmise mooduseid (Restransmission Modes) L2CAP-protokollistikule.
  • Andmeedastuskiirus nüüd ka praktikas kuni 721 kbit/s

Bluetooth 2.0 + EDR[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Andmeedastuskiiruse kolmekordistumine Enhanced Data Rate (EDR) abil.
  • Teoreetiliselt kuni 3 Mbit/s, praktikas kuni 2,1 Mbit/s
  • Sinihamba versioon 2.0 on võimeline töötama ka vanemate versioonidega seadmetega ja seadmetega, millel ei ole EDR-i

Bluetooth 2.1 + EDR[muuda | redigeeri lähteteksti]

Uued funktsioonid nagu Secure Simple Pairing ja Quality of Service. Lisaks sellele sisaldab 2.1 uuendusi, nagu Extended inquiry response (EIR), mis annab jagab otsingute ajal rohkem informatsioone ja parandab sellega seadmete filtreerimist enne nendega ühendamist, või Sniff subrating, mis alandab voolutarvet väikese voolutarbega (low-power) mooduses.

Bluetooth 3.0 + HS[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sinihamba 3.0 +HS versioon suudab teoreetiliselt andmeid edastada kiirusega kuni 24 Mbit/s, kuid mitte otseselt läbi sinihamba ühenduse. Selle asemel kasutatakse sinihammast koordineerimiseks ja ühenduse loomiseks ja andmed liiguvad tegelikult läbi kõrval asuva 802.11 võrgu. Selle versiooni põhiline uuendus on AMP (Alternate MAC/PHY), 802.11 lisamine väga kiire andmetranspordi jaoks. AMP välja töötamine eeldas kahte tehnoloogiat: 802.11 ja UWB, kuid UWB puudub versiooni kirjelduses.
  • Alternate MAC/PHY Lubab kasutada teisi MAC ja PHY-si sinihamba profiili andmete edastamise jaoks. Sinihamba raadiolaineid kasutatakse veel seadme äratundmise, ühendamise ja profiili konfiguratsiooni jaoks, kuid suurte andmemahtude saatmiseks kasutatakse kiiremat MAC PHY 802.11 (tuntakse nagu Wifit) seadet. See tähendab, et niipea, kui on vaja suurema mahuga andmeid saata, kasutatakse sinihamba asemel 802.11 tehnoloogiat.
  • Unicast connectionless data Lubab seadmel andmeid saata ilma L2CAP kanali loomiseta. See on mõeldud rakenduste jaoks, mis ei vaja kõrget latentsust kasutaja käskude ja andmete edastamisel. See on mõtekas ainult väikeste andmemahtude puhul.
  • Täiendatud vooluseadmed Uuendab voolu seadmete funktsiooni ja eemaldab open loop voolu seadet ja lahendab vead vooluseadmetes, mis olid tingitud uue EDR konfiguratsioonilt. Lisaks sellele on veel lisatud closed loop konfiguratsioon ja „go straight to maximum power“ käsk.

Bluetooth 4.0 + EDR[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Sinihamba 4.0 versiooniga pidi võimalik olema kahe sinihamba seadme vahelise ühenduse 5ms jooksul üles ehitada ja seda kuni 100m ulatuses hoida. Sellejaoks parandati vigade käsitlemist ja turvalisuse ülevalhoidmiseks kasutati 128-bittist AES-krüpteeringut. Teine eesmärk oli voolutarbe vähendamine ja sellega saavutati näiteks mobiiltelefonide või muude väikeste seadmete (käekellad, kaugjuhtimispuldid, sensorid... ) akude säästmine.
  • 12.juunil 2007.a. teatasid Nokia ja Bluetooth SIG, et Wibree hakkab olema osa sinihamba spetsifikatsioonist ultra-low power sinihamba tehnoloogiana.
  • 17. detsembril 2009.a. otsustas Blutooth SIG, et sinihamba low energy tehnoloogiast saab 4.0 versiooni üks tunnusmärk. Varem kasutusel olnud nimesid Wibree ja Bluetooth ULP (Ultra Low Power) enam ei kasutata.
  • 21. aprillil 2010.a. lõpetas Bluetooth SIG 4.0 versiooni väljatöötamise. 4.0 versioon sisaldab Classic Bluetooth, Bluetooth high speed ja Bluetooth low energy protokolle. Bluetooth high speed baseerub Wifi tehnoloogiale ja Bluetooth Classic koosneb kõikidest tavapärastest sinihamba protokollidest.

Klassid & ulatused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Klass    Maks. võimsus       Maks. võimsus        Ulatus õues
Klass 1 100 mW 20 dBm ca. 100 m
Klass 2 2,5 mW 4 dBm ca. 10 m
Klass 3 1 mW 0 dBm ca. 1 m

Seadmete tegelik ulatus sõltub nende saatevõimsusest ja tugevalt ka paljudest teistest erinevatest parameetritest. Siia hulka kuuluvad saaja antenni kuju ja ümbruskonna omadused, mis võivad signaali erinevalt mõjutada. Näiteks paksud seinad kujutavad endast suurt tõrget andmete saatmisel. Andmete paketid ja nende erinevad suurused ja kaitseprotokollid võivad samuti maksimaalset vahemaad saatja ja saaja vahel muuta.

Süsteemi arhitektuur[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sinihamba Scatternet (Master=Punane, Slave=Roheline, Parked= Sinine)

Üks sinihamba võrgustik (Piconet) võib koosneda kuni 255 osast, millest kuni 8 võivad korraga aktiivsed olla (3-bitine aadresseerimine) ja 247 ( 8 bittine aadresseerimine) on samal ajal ootel. Kõik ootel olevad seadmed võivad olla sünkroonis ja vajadusel aktiveeruda. Üks Picovõrk koosneb ühest Master-ist ja kuni seitsmest Slave-ist. Master juhib kommunikatsiooni ja jagab teiste osavõtjatele saatmisslotte (Time Division Multiple Access TDMA). Üks sinihamba seade võib korraga mitmes võrgus olla, aga ainult ühes võrgus Masterina töötada. Kuni 10 Picovõrgustiku vormistavad ühe scattervõrgustikku ( ingl. to scatter=laiali ajama), mille sees kõik osavõtjad saavad teineteisega kontakteeruda. Ühte picovõrgustikku tuntakse ära teatud sagedushüplemise-järjekorra järgi. Seadmete andmeedastuskiirus langeb scattervõrgustikus tunduvalt. See iseorganiseeritud traadita võrk – scattervõrgustik – ei ole kuni tänase päevani standardiseeritud, sest puudub teatud algoritm, mis vastaks kõikide scattervõrgustikku nõuetele.

Bluetooth-Profile[muuda | redigeeri lähteteksti]

Andmevahetus sinihamba seadmete vahel toimub niinimetatud profiilide abil, mis on teatud taotlusalade jaoks määratud. Bluetoothi ühenduse loomisel vahetavad seadmed profiile ja otsustavad nende põhjal, mis kasutamisvõimalusi nad teineteisele anda saavad ja mis andmeid või käske nad sellejaoks vajavad. Üks bluetooth peakomplekt vajab näiteks Bluetoothi telefonilt ühte helikanalit ja reguleerib läbi teiste lisaandmekanalite helitugevust.

Pidevalt tuleb uusi Bluetooth profiile juurde, allpool on toodud mõned profiilid:

Lühend Tähendus Kasutatakse
A2DP Advanced Audio Distribution Profile Heli edastamiseks
AVRCP Audio Video Remote Control Profile Heli/Video kaugjuhtimiseks
BIP Basic Imaging Profile Pildifailide edastamiseks
BPP Basic Printing Profile Printimiseks
CIP Common ISDN Access Profile CAPI abil
CTP Cordless Telephony Profile juhtmevaba helistamine
DUN Dial-up Networking Profile Internetti sissehelistamisühendus
ESDP Extended Service Discovery Profile Laiendatud profiilidetuvastamine
FAXP FAX Profile Faksimine
FTP File Transfer Profile Failide edastamine
GAP Generic Access Profile Zugriffsregelung
GAVDP Generic AV Distribution Profile Heli-/Videofailide edastamine
GOEP Generic Object Exchange Profile Objektivahetamine
HCRP Hardcopy Cable Replacement Profile Printeriseadmed
HDP Health Device Profile turvaline ühendus meditsiiniliste seadmete vahel
HFP Hands Free Profile juhtmevaba helistamine Autos
HID Human Interface Device Profile Sisend
HSP Headset Profile Heli väljastamine läbi peakomplekti
INTP Intercom Profile Raadio
LAP LAN Access Profile (nur Version < 1.2) PPP Vorguühendus
MDP Medical Device Profile turvaline ühendus meditsiiniliste seadmete vahel (vananenud, vaata HDP))
OPP Object Push Profile Üksikute failide saatmine (pildid, laulud, visiitkaardid, termiinid)
PAN Personal Area Networking Profile Vorguühendused
PBAP Phonebook Access Profile Pääs telefoniraamatusse (ainult lugemiseks)
SAP SIM Access Profile Pääs SIM-kaardile
SCO Synchronous Connection-Oriented link Pääs peakomplekti kolarite ja mikrofonile
SDAP Service Discovery Application Profile Olemasolevate profiilide tuvastamine
SPP Serial Port Profile serielle Datenübertragung
SYNC Synchronisation Profile Sünkroniseerimisteenused

Bluetooth personaalarvutis[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sinihamba seade, mida ühendatakse arvuti USB pistikuga

Bluetooth arvutis vajab spetsiaalset riistvara. Mõnedes arvutites (tihti peale sülearvutites) on see juba integreeritud, teiste jaoks on loodud väikesed riistvarad, mida ühendatakse kas läbi USB arvutiga või PCMCIA-kaardiga. Operatsioonisüsteemi peab samuti jälgima. Microsoft Windows pakub Windows XP SP2 Bluetooth-stacks´i, mis tähendab, et lisadraiveri installimine ei ole alati vajalik. Mõned teised operatsioonisüsteemid, (Linux, Apple-Macintosh) suudavad aga rohkem profiile kasutada ja pakuvad seega rohkem erinevaid kasutamisvõimalusi. Kui arvutil on Bluetooth seade olemas, siis sobiva tarkvara abil saab sellega teisi ligidal olevaid aktiveeritud Bluetooth-seadmeid otsida ja nende kasutamisvõimalusi välja uurida. Sellist tarkvara nimetatakse ka Bluetooth-skänneriteks.

Bloetooth-i kasutamisvõimalused personaalarvutiga[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • SCO-Audio: sünkroonne peakomplekti kasutamine (Skype, SIP...)
  • AV- või A2DP-Audio: HiFi-muusikamängimine, sobilik ühe või mitme kõrvaklappide jaoks korraga.
  • Mobiiltelefoni sünkroniseerimine (kontaktid, muusikafailid, mobiilne internet,...)
  • HID: Sisendseadmed nagu hiir ja klaviatuur

Ohutus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Esimese Bluetooth läbimurdmise autor oli Ollie Whitehouse (esimene demonstratsioon toimus 2004 aastal aprillis). Aga pakutud meetodil oli üks tõsine miinus - läbimurdmine oli võimalik ainult siis, kui oli võimalus võtta kätte mõlemaid seadmeid enne nende ühendusprotsessi alustamist (protsessi, mille korral seadmed vahetuvad üksteisega identifikatsiooni infoga). Juhul , kui esimene "kontakt" oli sooritatud kuritegija ulatuse piiri tagant, järgnev andmevahetus ei saa mingit riski.

Teine ja praegune meetod oli pakutud inimistega Tel Aviv´i ülikoolist (Avishai Wool ja Yaniv Shaked). Pakutud meetod lubab murda läbi ükskõik millist andmevahetuse seanssi Bluetooth´iga seotud seadmete vahel, isegi, kui see ei ole esimene seanss. Nagu ütleb ajakiri New Scientist ühendamise protsessi jooksul Bluetooth seadmed loovad krüpteeritud 128 bitine võti, mida pärast hoitakse mälus ja kasutatakse iga kord, kui alustatakse andmevahetust seadmete vahel. Esimese sammuna ühenduse loomisel on mõlematesse seadmetesse PIN koodi sisestamine (neli sümbolit). Seejärel keerukate matemaatiliste tehingutega koodist arvutatakse välja võti. Ollie Whitehouse tõestas, et kuritegija võib luua ühendust seadmega isegi PIN koodi teadmata. Selle jaoks nõutakse spetsiaalset, aga üsna odavat varustust. Selle abil, võttes kätte mõlemate seadmete informatiivseid sõnumeid (milliseid nad vahetuvad üksteise vahel ainult esimese bluetooth kontakti korral), nendest võib bluetooth algoritmide (vaadates läbi ca 10 tuhat varianti) abil saada nõutava koodi. Aga esimene bluetooth kontakt võib toimuda ainult üks kord, mis piirab selle meetodi kasutamist.

Wool ja Shaked said demonstreerida Bluetooth läbimurdmise võimalust, kunstlikult tekitades esimese ühenduse. Kuritegija bluetooth seade sekkus kontakti teise seadme "näoga". Lisaks sellele ohvri seadmele saadakse sõnum, et kood läks meelest ära. Vana kood anulleeritakse ja tehakse uus ühendus, mis juba lubab kuritegijal saada koodi ja kasutada seda oma eesmärkidel. Selgus, et võtme kaotuse sõnumi saatmiseks, kuritegija peab ainult rakendama võõrast identifikaatorit. Selle identrifikaatori saamine ei ole raske asi, sest kõik Bluetooth seadmed alati automaatselt saadavad seda kõikidele analoogsetele seadmetele, mis on ulatuses. Nende meetodite abil võtme ekstraheerimise protseduur võtab aega: Pentium IV kasutades 0,06 sekundit, Pentium III kasutades 0,3 sekundit. Traadita protokoll Bluetooth oma ilmumise momendist muutus populaarseks kuritegijate sihiks. Isegi tehnoloogia ohutuse plussid, nagu väike ulatus (ca 10 m) muutusid selleks kahjuks. Spetsiaalsete antennide abil kuritegijad võivad jälitada inimese liikumist rahvamassis või seina taga olev "kaudne läbimurre" muutus kohe eriliseks turniiriks.[1]

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Martin Sauter: Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme. Von UMTS und HSDPA, GSM und GPRS zu Wireless LAN und Bluetooth Piconetzen. 3. erweiterte Auflage. Vieweg, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8348-0397-9, http://www.cm-networks.de/
  • Andreas Merkle, Anestis Terzis: Digitale Funkkommunikation mit Bluetooth. Theorie und Praxis, Bluetooth-Simulator, konkurrierende Systeme. Franzis, Poing 2002, ISBN 3-7723-4654-5 (Telekommunikation).

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]