Скандинавський стандарт: Забуті дроти, вільні руки, сині зуби

Король Гаральд, який правив Скандинавією в X столітті, і не підозрював, що його прізвисько дасть назву однієї з найбільш прогресивних технологій, що об'єднує безліч електронних пристроїв.

Данський король Гаральд, який правив протягом декількох десятиліть X століття, увійшов в історію як досить прогресивний історичний діяч. Йому приписуються такі заслуги, як об'єднання Данії, Норвегії та частини Швеції, а також звернення Данії до християнства. Прізвисько короля - Blatand - дійшло до нас завдяки літописцям і англійською мовою звучить як Bluetooth - «синій зуб». Чому королю дали таке дивне ім'я, історики не можуть відповісти: не виключено, що літописи просто-напросто викреслювали слово, що означало мовою вікінгів, що їхній король, на відміну від інших данців, був смуглим і чорноволосим (Bletand).

Не займайтеся самолікуванням! У наших статтях ми збираємо останні наукові дані і думки авторитетних експертів у сфері здоров'я. Але пам'ятайте: поставити діагноз і призначити лікування може тільки лікар.

Через тисячу років, у 1994 році, шведська компанія Ericsson задумала об'єднати за допомогою бездротового зв'язку мобільні телефони, комп'ютери та інші периферійні пристрої. У 1998 році була створена група Bluetooth SIG (Special Interest Group), що об'єднала Ericsson, Intel, IBM, Toshiba, Nokia (зараз налічується більше двох тисяч учасників). Творці стандарту, який отримав таку історичну назву, замахнулися на далеку перспективу: реалізувати єдиний стандарт бездротового зв'язку, увійти в історію і при цьому підкреслити роль скандинавських країн (шведської компанії Ericsson і фінської Nokia) в цій події. Навіть сам логотип Bluetooth являє собою комбінацію рунічної літери H (на ім'я короля - Harald), латинської B і символу Q.

Проблеми сумісності

Першими пристроями з підтримкою Bluetooth, що з'явилися на ринку, стали мобільні телефони і бездротові гарнітури. Потужність електромагнітного випромінювання, яка визначає ступінь впливу на живий організм, у разі bluetooth-гарнітури в сотні разів менша, ніж потужність випромінювання самого телефону.

Щоб встановити зв'язок між пристроями, а також забезпечити кодування та декодування даних, існують програмні процедури - профілі. Bluetooth 1.1 включає велику кількість профілів, що використовуються для реалізації різних функцій (див. врізку). Багато з них використовуються тільки там, де вони необхідні (наприклад, у принтері безглуздо реалізовувати профіль для аудіозв'язку). Чим більше профілів реалізовано в конкретному пристрої, тим краще йдуть справи з його сумісністю. Однак кожен реалізований профіль - це не тільки підвищення вартості пристрою, а й додаткове завдання для розробника. Не обійшлося і без курйозів: наприклад, у перших моделях телефону Nokia 7650 підключення гарнітури було зовсім неможливе - в протоколі Bluetooth була реалізована лише передача даних, але не було аудіопрофілів.

Передача голосу може здійснюватися за одним з двох профілів: Headset або Handsfree. Headset забезпечує мінімальний набір функцій: встановлення зв'язку з телефоном, відповідь на вхідний дзвінок, закінчення розмови, голосовий набір, зміна гучності і переклад виклику з телефону на гарнітуру. Профіль Handsfree до цього набору функцій додає такі функції, як повтор останнього набраного номера, відхилення вхідного виклику, утримання виклику. Сьогодні багато мобільних телефонів і гарнітур, що випускаються, підтримують обидва ці профілі, і проблеми з сумісністю зазвичай не виникає.

Як працює Bluetooth

Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в ISM-діапазоні (Industry, Science & Medicine), який використовується в різних побутових приладах і бездротових мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4 − 2,48 ГГц). Спектр сигналу формується за методом FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum - широкосмуговий сигнал за методом частотних стрибків). Реалізація FHSS проста, він забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а обладнання коштує недорого.

Згідно з алгоритмом FHSS, у Bluetooth несуча частота сигналу стрибкоподібно змінюється 1600 разів на секунду (всього виділяється 79 робочих частот, а в Японії, Франції та Іспанії смуга вже - 23 частотних канали). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдопромінювальною і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї несучої частоти на іншу. Таким чином, якщо поруч працюють інші пари «приймач-передавач», то вони фактично не будуть заважати один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності переданої інформації: перехід відбувається за псевдовипадковим алгоритмом і визначається окремо для кожного з'єднання. Під час передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 кбіт/с в обох напрямках) використовуються різні схеми кодування: аудіо-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані в разі втрати пакета інформації будуть передані повторно. Без помехостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с зі зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/с в обох напрямках.

Безпечний зв'язок

Серйозний головний біль для розробників - безпека Bluetooth-з'єднання. Налаштування безпеки повністю покладено на користувачів, а багато з них нехтують цим через неграмотність або лінь. У людному громадському місці пошук Bluetooth-мереж неодмінно виявить навколо вас ще 5 − 10 пристроїв (мобільних телефонів, КПК тощо), з половиною з яких можна з'єднатися, а частина з них навіть дозволяє користуватися після з'єднання всіма даними! А це дозволяє не тільки завантажити телефонну книгу і файли, а й дає можливість, наприклад, підключитися до інтернету через GPRS, користуючись телефоном сусіда.

Те, як відреагує ваш мобільний телефон на пошуковий запит іншого пристрою, залежить від того, в якому з трьох режимів він знаходиться: Discoverable Mode (режим відгуку), Limited Discoverable Mode (режим обмеженого відгуку) або Non-Discoverable Mode (режим відмови у відгуку).

У першому випадку відповідь буде дана на будь-який запит, у другому - відповідь на запит буде дана лише при дотриманні певних обмежувальних умов. І, нарешті, в третьому випадку ваш телефон зовсім не відповість на запит. Втім, це стосується лише виявлення вашого Bluetooth-пристрою. Є ще й параметр, що визначає можливість самої установки з'єднання після виявлення: якщо це Non-Connectable Mode (недоступний режим), встановлення з'єднання буде заборонено, а в разі Connectable Mode (доступний режим) між двома пристроями починається узгодження параметрів з'єднання.

Кожен пристрій має свою унікальну 48-бітну адресу. При налаштуванні параметрів з'єднання унікальні адреси двох пристроїв, а також PIN-код (для гарнітур це постачається виробником набір цифр, найчастіше 0000) використовуються для обчислення ключа ініціалізації, за допомогою якого відбувається процедура автентифікації (впізнання) пристрою, що запитує з'єднання. Потім у процесі встановлення зв'язку пристрою генерують ключі зв'язку та обмінюються ними, після чого видаляють ключ ініціалізації. Останній етап - обчислення ключа шифрування, який буде відомий тільки цим двом пристроям, саме він використовується для шифрування переданих даних. На цьому процедура ініціалізації закінчується. При подальшому з'єднанні цієї ж пари пристроїв процедура ініціалізації буде аналогічною, за винятком першого кроку - обчислення ключа ініціалізації більше не знадобиться, пристрої будуть впізнавати один одного за своїми унікальними адресами.

Дірки для хакерів

На жаль, дірок у безпеці Bluetooth поки досить багато, а це благодатний ґрунт для хакерів. Навіть описана вище процедура встановлення і підтримки зв'язку між двома пристроями не дає повної гарантії безпеки. Помилки в програмному забезпеченні телефонів дозволяють зловмиснику отримати повний контроль над вашим телефоном (див. врізку).

Безумовно, якщо користувач встановлює недоступний режим кожен раз, коли Bluetooth-з'єднання не використовується, ймовірність стати жертвою хакерської атаки істотно нижче. Розробники також рекомендують здійснювати перше підключення Bluetooth-пристроїв у знайомій обстановці і за відсутності небажаного оточення. Адже при першому підключенні відбувається відкритий обмін даними, перехопивши які, хакер може сам вирахувати ключі ініціалізації та зв'язку. Причому, незважаючи на те що радіус дії Bluetooth-з'єднання на сьогоднішній день становить 7 − 10 м, існує хакерське обладнання, що дозволяє зламувати телефони з відстані понад 1,5 км! Такий «хакерський боєкомплект» складається із зовні схожої на снайперську гвинтівку чутливої антени, поєднаної з ноутбуком. Втім, компанії, що входять в Bluetooth SIG, не дрімають і ведуть постійні розробки, покликані забезпечити безпеку з'єднань.

Що далі?

Прогнози розробників щодо перспектив розвитку ринку Bluetooth-телефонів і гарнітур вельми і вельми оптимістичні. IMS Research прогнозує, що 2005 року число вироблених Bluetooth - гарнітур сягне 28,2 млн., а до 2009 року збільшиться до 147 млн. Що стосується телефонів з вбудованим модулем Bluetooth, то очікується, що їх число в 2005 році перевищить 131 млн., а до 2009 досягне 463 млн. Вже цього року очікується поява на ринку нових пристроїв з підтримкою специфікацій Bluetooth 2.0 і швидкістю передачі даних до 2,1 ‑ 3 Мбіт/с (бездротові стереонаушники тощо).

Однак стандарт не позбавлений недоліків і обмежень, що стимулює виробників шукати нові рішення. Хоча Bluetooth і забезпечує можливість побудови персональних бездротових мереж, але навіть обіцяне зростання пропускної здатності до 3 Мбіт/с не забезпечить комфортної роботи, наприклад, з мультимедіа-додатками. До недавнього часу як основний конкурент протоколу Bluetooth розглядалася технологія WiFi, призначена для побудови бездротових локальних мереж: пропускна здатність версій IEEE802.11a/g досягає 54 Мбіт/с. Однак енергоспоживання чіпів WiFi істотно вище, ніж Bluetooth, і для використання в мобільних пристроях, де ємність батарей є життєво важливим фактором, він погано пристосований.

А ось найбільш серйозної конкуренції можна чекати від підготовлюваного до виходу стандарту Wireless USB (WUSB). Цей стандарт заснований на технології UWB (Ultra Wideband - надширока смуга пропускання), призначеної для бездротової передачі даних на відстані до 3 або 10 метрів з пропускною здатністю до 480 Мбіт/с і 110 Мб/с відповідно. До групи Wireless USB Promoter Group входять такі компанії, як Intel, Microsoft, Agere Systems, Hewlett Packard, NEC, Philips Semiconductors і Samsung, і в червні вони офіційно оголосили про закінчення розробки специфікації стандарту WUSB версії 1.0. Втім, компанії, що входять в Bluetooth SIG, теж проявляють інтерес до UWB, і цілком можливо, що наступні покоління Bluetooth будуть використовувати цю технологію.

Кермо: іграшковий і справжній

"