lj_banamak
Registered User
- تاریخ عضویت
- 16 ژانویه 2007
- نوشتهها
- 460
- لایکها
- 2
دندانهاي شما هم آبي است؟
نگاهي به استاندارد Bluetooth در تكنولوژي بيسيم
اشاره: کامپیوترها، سیستمهای بازي و سرگرمی، تلفنها و ... در دسته لوازم الکترونیکی جای میگیرند. این وسایل میتوانند از طرق مختلفی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند مانند استفاده از سیمها، کابلها، سیگنالهای رادیویی، اشعه مادون قرمز و یا حتی انواع پیشرفتهتری از رابطها و پروتکلهای ارتباطی. روشهای اتصال دستگاههای الکترونیکی به یکدیگر روز به روز پیچیدهتر میشوند، در این مقاله به بررسی بلوتوث خواهیم پرداخت. یک روش ارتباطی نسبتا جدید در لوازم الکترونیکی که دارای ساختاری ساده است و به صورت بدون سیم و اتوماتیک انجام میشود و یکی از روشهاي ارتباطي است که کار با لوازم الکترونیکی را جذابتر و سادهتر میکند.
در آغاز بلوتوث با سر و صدای زیادی به بازار عرضه شد. شعارهایی که اکثر آنها مبنی بر این بود که ما از شر کابلهای پیچیده و درهم و برهم خلاص میشویم، ولی ظاهراً هنوز بلوتوث مورد توجه اکثریت قرار نگرفته است. حتي کاربران حرفهای زیادی هستند که حتی به بلوتوث فکر هم نمیکنند. اخیراً یکی از نظریات مطرح شده درباره بلوتوث این است که آن را بزرگترین پارازیت امنیتی صنایع کامپیوتری میدانند و طرفداران این نظریه معمولا وسیلهای که این تکنولوژی را به همراه خود داشته باشد را نمیخرند!!
زندگي بلوتوثي!
اين صحنهاي از زندگي شما با وجود فناوري بلوتوث است: شما در حالی که پشت در خانه خود ایستادهاید به وسیله تلفن همراه خود که به فناوری بلوتوث مجهز است، مشغول صحبت کردن با شخصی هستید. از آن شخص میخواهید که 5 دقیقه بعد مجدداً با شما تماس بگیرد چون شما میخواهید وارد خانه شده و لباسهای مخصوص خانه را بپوشید. به محظ اینکه شما وارد خانه میشوید نقشهای که از دستگاه GPS اتومبیلتان که به فناوری بلوتوث مجهز است به تلفن همراهتان منتقل شده بود به کامپیوتر شخصی شما منتقل میشود زیرا دستگاه تلفن همراه شما یک سیگنال بلوتوث از کامپیوتر شخصی شما دریافت کرده مبنی بر اینکه اطلاعاتی که شما قبلا مشخص کردهاید را به کامپیوتر شخصیتان منتقل کند.
5 دقیقه بعد هنگامی که دوست شما مجدداً تماس میگیرد به جای اینکه تلفن همراه شما زنگ بزند گوشی تلفن خانگی شما که آن هم به سیستم بلوتوث مجهز است، زنگ میزند. دوست شما همان شماره قبلی را گرفته اما تلفن ثابت شما یک سیگنال بلوتوث از گوشی تلفن همراه شما دریافت کرده و بطور اتوماتیک تلفن همراه شما روی تلفن خانگیتان دایورت شده است زیرا متوجه شده که شما در خانه هستید! هر سیگنال بلوتوثی که گوشی تلفن همراه شما ارسال یا دریافت میکند فقط 1 میلیوات از باطری آن را مصرف میکند. یعنی در واقع میتوان گفت که این فعالیت در واقع تأثیری روی باطری تلفن شما ندارد!
بلوتوث چيست؟
Bluetooth كه بعضيها در فارسي آن را به دندان آبي ترجمه كردهاند، استانداردي براي امواج راديويي است كه كه براي ارتباطات بيسيم كامپيوترهاي قابل حمل و نقل (مانند laptopها)، تلفنهاي همراه و وسايل الكترونيكي رايج استفاده ميشوند. اين امواج براي فاصلههاي نزديك استفاده شده و براي ارتباطات بيسيم تكنولوژي ارزاني محسوب ميشوند. به وسيله اين تكنولوژي ميتوانيد بين دو وسيله كه داراي اين تكنولوژي باشند به صورت بيسيم پيغام، عكس يا كلاً هر اطلاعات ديگري را رد و بدل كنيد. راديوي Bluetooth در داخل يك ميكروچيپ قرار دارد و در باند فركانسي 4/2 گيگاهرتزي عمل ميكند. اين تكنولوژي از سيستم Frequency Hoping Spread Spectrum استفاده ميكند، كه سيگنال آن 1600 بار در ثانيه تغيير ميكند كه كمك بزرگي براي جلوگيري از تداخل ناخواسته و غيرمجاز است.
علاوه بر اين به وسيله نرمافزار كد شناسايي وسيله طرف مقابل چك ميشود. بدين ترتيب ميتوان اطمينان حاصل كرد كه اطلاعات شما فقط به مقصد مورد نظر ميرسد. اين امواج با دو قدرت وجود دارند. سطح قدرت پايينتر كه محيطهاي كوچك (مثلاً داخل يك اتاق) و يا در نوع با قدرت بالاتر كه رنج متوسط (مثلاً كل يك خانه) را ميتواند پوشش دهد. اين سيستم هم براي ارتباط نقطه به نقطه و هم براي ارتباط يك نقطه با چند نقطه ميتواند استفاده شود. داراي پهناي باند 720Kbs و 10 متر قدرت انتقال كه در صورت تقويت تا 100 متر نيز قابل افزايش ميباشد.
اين تكنولوژي كه از سيستم گيرندگي و فرستندگي در جهت مناسب استفاده ميكند، قادر است امواج راديويي را از ميان ديوار و ديگر موانع غيرفلزي عبور دهد. اگر امواج مزاحم دستگاه ثالثي باعث تداخل شود انتقال اطلاعات كند ميشود ولي متوقف نميشود.
تاريخچه بلوتوث
فكر اوليه بلوتوث در شركت موبايل اريكسون در سال 1994 شكل گرفت. اريكسون كه يك شركت سوئدي ارتباطات راه دور است در آن زمان در حال ساخت يك ارتباط راديويي كممصرف و كمهزينه بين تلفنهاي همراه و يك گوشي بيسيم بود. كار مهندسي در سال 1995 شروع شد و فكر اوليه به فراتر از تلفنهاي همراه و گوشيهاي آنها توسعه يافت تا شامل همه انواع وسايل همراه شود. با هدف ساخت شبكههاي شخصي كوچك از وسايل مختلف در طول اين زمان، اريكسون نام «بلوتوث» (يك پادشاه دانماركي) گرفت كه بين سالهاي 940 و 981 ميلادي ميزيست.
شاهِ هارالد در دوره حكومت خود كه يك وايكينگ بود، به طور صلح آميز، دانمارك، سوئد جنوبي و نروژ شمالي را متحد كرد. اين كار به او شهرت يك پادشاه ماهر در ارتباط و مذاكره را در تاريخ داد. براي اريكسون، اسم بلوتوث براي فناوري داده شده كه اميدوار بود بتواند به طور صلحآميز وسايل مختلف را متحد كند، مناسب بود. اريكسون ميدانست كه اگر فقط يك شركت اين استانداردها را حمايت كند، هرگز موفق نخواهد شد، به همين دليل در سال 1998، اريكسون كه در آن سال به سوني اريكسون تبديل شده بود يك موافقتنامه با IBM، اينتل، نوكيا و توشيبا امضا كرد و گروه Bluetooth SIG را به وجود آورند.
تشكيلات سازمان Bluetooth SIG يا Special Interest Group كه هدفش نظارت بر پيشرفت بلوتوث و عمومي ساختن آن بود، بعدها گستردهتر شد و شركتهايي نظير 3com، Lucent، مايكروسافت، موتورولا و بيش از 2000 كمپاني ديگر به اين سازمان پيوستند. در حال حاضر قبل از اينكه يك كارخانه بتواند محصولي كه از تكنولوژي بيسيم Bluetooth استفاده ميكند را وارد بازار كند، بايد جواز آن را از دو جهت دريافت كند. ابتدا محصول مورد نظر استانداردهايي لازم دارد كه بتواند با دستگاههاي ديگر كه داراي تكنولوژي بيسيم Bluetooth هستند، ارتباط برقرار كند.
ديگر اينكه بايد مجوزهاي قانوني لازم براي اين سيستم چه در كشور سازنده و چه در كشوري كه محصول به فروش ميرود را دريافت كند كه هماهنگ كننده بخش بينالملل اين مجوزها بر عهده Bluetooth SIG است.
بلوتوث چگونه كار ميكند؟
فناوری بلوتوث با حذف دخالت کاربر در سیستم و همچنین احتیاج به انرژی بسیار کم برای برقراری ارتباط با وسایل دیگر که موجب صرفهجویی زیادی در مصرف باطری میشود، تکنولوژی شبکههای کوچک را وارد مرحله جدیدی کرد. بلوتوث در واقع یک استاندارد شبکه است که دارای 2 سطح است: سطح اول که به عنوان سطح فیزیکی شناخته میشود و بیانگر این است که بلوتوث یک فرکانس رادیویی استاندارد است و سطح دوم که به عنوان سطح پروتکل شناخته میشود و دربرگیرنده قوانین و دستوراتی همچون مکان و زمان ارسال اطلاعات، تعداد بیتهای ارسالی در آن واحد و همچنین شمار وسایلی که بطور همزمان میتوانند در عملیات ارسال و دریافت اطلاعات شرکت داشته باشند میباشد.
بعضی از وسایلی که شما هم اکنون نیز از آن استفاده میکنید مانند دستگاه کنترل درب پارکینگ یا جدیدترین نسل تلفنهای بیسیم از فرکانسهای باند ISM استفاده میکنند. اطمینان حاصل کردن از اینکه امواج بلوتوث با امواج دستگاههای نامبرده شده تداخل پیدا نکنند یکی از سختترین مراحل طراحی این فناوری است. یکی از راههایی که تجهیزات بلوتوث از آن برای جلوگیری از تداخل امواجشان با سایر تجهیزات بهره میجویند، ارسال سیگنالهای بسیار ضعیفی در حدود یک میلیوات است.
برای مقایسه فقط کافی است بدانید تلفنهای همراه میتوانند یک سیگنال در حدود 3 واتی را مخابره کنند. استفاده از امواج کم قدرت شعاع برد سیگنالهای بلوتوث را به حدود 10 متر محدود میکند و همچنین با استفاده از این سیگنالهای ضعیف امکان ایجاد تداخل بین امواج بلوتوث با امواج تلفن همراه، کامپیوتر و یا دستگاه تلویزیون به کلی منتفی میشود. اما با همین امواج ضعیف هم لازم نیست که دو دستگاه فرستنده و گیرنده امواج در دید مستقیم یکدیگر باشند. امواج بلوتوث براحتی از دیوارهای خانه شما عبور میکنند و این یک امکان خوب برای کنترل چند دستگاه در اتاقهای مختلف است.
بلوتوث میتواند همزمان با 8 دستگاه ارتباط داشته باشد به شرطی که این دستگاهها در شعاع ده متری باشند. شاید شما تصور کنید که ممکن است بین این دستگاهها تداخل بوجود بیاید اما این غیرممکن است. بلوتوث از یک فناوری بنام «جهش فرکانس در طیف گسترده» بهره میجوید که احتمال استفاده از یک فرکانس برابر توسط دو دستگاه بطور همزمان را تقریبا به صفر میرساند. بر پایه این تکنولوژی هر وسیله از 79 فرکانس منحصر به فرد که به صورت اتفاقی از میان یک سری فرکانسهای از پیش تعیین شده انتخاب شده است استفاده میکند که به طور منظم از یکی از آنها به دیگری تغییر فرکانس میدهد.
در مورد بلوتوث این عمل تغییر فرکانس توسط دستگاه فرستنده حدود 1600 بار در ثانیه اتفاق میافتد و این بدان معنی است که تعداد دستگاههای بیشتری در آن واحد میتوانند از یک بخش محدود از باند فرکانس رادیویی استفاده کنند. هنگامی که دو دستگاه فرستنده بلوتوث از تکنولوژی جهش فرکانس در طیف گسترده بهره میگیرند این غیرممکن است که دو دستگاه به طور همزمان از یک فرکانس برابر استفاده کنند. بر پایه همین تکنولوژی از اختلال بین امواج بلوتوث با دستگاههایی مانند کنترل درب پارکینگ یا تلفنهای بیسیم هم جلوگیری میشود.
حتی اگر در موارد استثنایی اختلالی هم بین امواج بوجود بیاید مدت آن کسر کوچکی از ثانیه خواهد بود که آن هم قابل اصلاح است. هنگامی که دو یا چند وسیله مجهز به بلوتوث در محدوده برد یکدیگر قرار میگیرند یک گفتوگوی الکترونیکی بین آنها صورت میگیرد که مشخص میکند آنها چه اطلاعاتی برای به اشتراک گذاشتن دارند یا اینکه کدامیک از آنها باید توسط دیگری کنترل شود. برای این کار لازم نیست که کاربر دکمهای را فشار دهد یا دستوری را صادر کند بلکه این گفتوگوی الکترونیکی بطور خودکار انجام میشود. به محض اینکه این گفتوگو صورت گرفت دستگاههای بلوتوث موجود در این گفتوگو یک شبکه را تشکیل میدهند.
یک شبکه کوچک (PAN) که به آن piconet هم میگویند. شبکهای که یک محیط کوچک مانند یک اتاق را تحت پوشش خود قرار میدهد یا حتی ممکن است محیطی که تحت پوشش خود قرار میدهد بیشتر از فاصله بین دستگاه پایه تلفن بیسیم با گوشی و هدست خود نباشد. وقتی که یک شبکه piconet برقرار میشود دستگاههای حاضر در این شبکه همانطور که قبلا توضیح دادیم شروع به استفاده از سیستم جهش فرکانس میکنند و مرتبا فرکانس سیگنالهای خود را به طور اتفاقی در یک طیف مشخص تغییر میدهند تا با این کار هم در دسترس یکدیگر باشند و هم اینکه از تداخل piconet آنها با piconet دیگری که ممکن است در همان اتاق برقرار باشد جلوگیری شود.
مزایای بلوتوث
مهمترین امتیارات بلوتوث بدون سیم بودن، کم هزینه و ارزان بودن و اتوماتیک بودن آن است. البته راههای دیگری مانند ارتباط از طریق اشعه مادون قرمز (اینفرارد) هم برای ارتباط بدون سیم وجود دارد، اما دو محدودیت در استفاده از آن وجود دارد. اول اینکه: اشعه اینفرارد فقط در مسیر مستقیم منتشر میشود و حتما باید دستگاه را مستقیماً به سمت وسیله مورد نظرتان بگیرید تا آن وسیله بتواند دستور مورد نظر شما را دریافت و اجرا کند. محدودیت دیگری که وجود دارد این است که تکنولوژی اینفرارد یک تکنولوژی یک به یک است. یعنی اینکه در آن واحد فقط بین دو وسیله میتواند ارتباط برقرار کند. مثلا شما میتوانید توسط آن اطلاعاتی را از لپتاپتان به تلفن همراه دوستتان منتقل کنید اما نمیتوانید همزمان آن اطلاعات را به PDA دوست دیگرتان هم منتقل کنید.
فناوری بلوتوث ابداع گردید تا محدودیتهای اینفرارد را پوشش دهد. حداکثر سرعت انتقال اطلاعات در دستگاههای بلوتوثی که با استاندارد قدیمیتر بلوتوث 0/1 کار میکنند 1 مگابایت در ثانیه است اما در استاندارد بلوتوث 0/2 اطلاعات میتوانند با سرعت 3 مگابایت در ثانیه منتقل شوند. دستگاههای بلوتوثی که از استاندارد جدید استفاده میکنند با دستگاههای دارای استاندارد قدیمیتر هم سازگارند. شبکه بلوتوث اطلاعات را توسط امواج رادیویی با قدرت کم انتقال میدهد که فرکانس این امواج برابر با 45/2 GHz است (دقیقا بین402/2 GHz تا 480/2 GHz) که این باند فرکانس طبق یک توافقنامه بینالمللی برای استفاده توسط لوازم علمی، پزشکی و صنعتی کنار گذاشته شده است (ISM).
امنيت در بلوتوث
بلوتوث میتواند در 3 مدل امنیتی کار کند: مدل 1 که بدون امنیت است، مدل 2 که در مرحله سرویسدهی و بعد از اینکه کانال ارتباطی پیدا شد، امنیت را برقرار میکند و مدل 3 که در مرحله لینک و قبل از اینکه کانال ارتباطی پیدا شود، امنیت را ایجاد میکند. هر وسیله مبتنی بر بلوتوث یک آدرس 48 بیتی منحصر به فرد دارد. رویه تأید، استفاده از کلیدهای متقارن و رمزنگاری با کلیدی 128 بیتی انجام میشود. البته در دستگاههای مختلف این طول کلید رمزنگاری مختلف است و بستگی به مقداری دارد که در کارخانه تعریف میشود.
این کلید 128 بیتی که به صورت كاتورهاي انتخاب میشود، وظیفه انجام مذاکرات امنیتی بین دستگاهها را به عهده دارد. وقتی دو سیستم مبتنی بر بلوتوث یک کانال ارتباطی بین همدیگر برقرار میکنند، هر دو یک کلید آغازین را ایجاد میکنند. برای این کار یک کلید عبور یا شماره شناسایی شخصی وارد ارتباط میشود و کلید آغازین ساخته میشود و کلید پیوندی بر اساس کلید آغازین محاسبه میشود. از این به بعد کلید پیوندی برای شناسایی طرف ارتباط استفاده میشود. اولین چالش امنیتی کلید عبور است که به اختصار PIN نامیده میشود.
مثل هر کلید دیگری، کلیدهای طولانی از کلیدهای کوتاه امنتر هستند. اگر هکری بتواند کلید عبور را کشف کند، میتواند کلیدهای آغازین ممکن را محاسبه کند و بعد از آن کلید پیوندی را بدست آورد. کلید عبوری طولانی میتواند محاسبات را برای یافتن کلیدهای بعدی بسیار سخت کند. کلید آغازین جایگزین لینکهای رمزنگاری نشده میشود که این یک نقطه ضعف اساسی به حساب میآید و بهتر است که در پردازش هر دو دستگاه بلوتوث، این قسمت در محل امنتری قرار بگیرد چرا که یک هکر میتواند دادههای انتقالی را که به یک دستگاه بلوتوث فرستاده میشود ضبط کند و از آن برای خلق PIN استفاده کند.
همچنین استفاده از یک کلید عبوری ثابت در تمام مواقع میتواند امنیت یک ارتباط بلوتوث را کاملاً به خطر بیاندازد. کلیدهای لینک میتواند ترکیبی از کلیدها یا کلیدهای واحد باشد. بهترین حالت امنیتی این است که از کلیدهای ترکیبی شامل کلیدهای واحد استفاده شود. وقتی شما از یک کلید واحد استفاده میکنید، باید برای همه تعاملات امنیتی از همان کلید استفاده کنید و این کلید باید برای تمامی دستگاههای مجاز به اشتراک گذاشته شود. این یعنی هر دستگاه مجاز میتواند به ترافیک شبکه دسترسی داشته باشد.
جمعبندي
بررسي يك تكنولوژي مخابراتي و موفقيت يا عدم موفقيت آن وابسته به موارد بسياري است كه مسلماً موفقيت تجاري در اين بين اهميت خاصي دارد. طبعاً نسخههاي اوليه هر استانداردي با مشكلات فني مواجه ميشود كه بسياري از آنها به مرور زمان و در نسخههاي بعدي حل ميشوند. اما اهميت كار در زمان ارائه نمونههاي تجاري از آن تكنولوژي است. به اين معني كه هر استانداردي نهايتاً قابل پيادهسازي است. اما ميبايست در زمان مناسب و با كمترين هزينه انجام گردد و در غير اين صورت امكان فروش محصولات با وجود رقيبان ديگر غيرممكن است كه اين امر حتي ميتواند باعث ورشكستگي شركتهاي پشتيبان گردد.
در مورد Bluetooth پيشبينيهاي اوليه حاكي از آن بود كه محصولات اين استاندارد از سال 2000 وارد بازار شده و قيمت تراشه آن در اين سال حدود 20 دلار و تا سال 2002 حدود 5 دلار و در سال 2005 كمتر از 1 دلار باشد كه اين پيشبينيها به دلايل بسياري با شكست مواجه شد. هرچند در حال حاضر نمونههاي تجاري headsetها و پرتهاي USB راديويي كه از اين تكنولوژي استفاده مينمايند در بازار به وفور وجود دارد. اما با توجه به حجم سرمايهگذاري و تبليغات انجام شده، اين تكنولوژي هنوز نتوانسته است جايگاه پيشبيني شده را براي خود فراهم نمايد. شايد با تغييراتي كه در آن داده شده است (كه در قالب نسخههاي IEEE ارائه شدهاند) بتوان اميد داشت كه در آينده مشكلي تحت عنوان لينك راديويي برد كوتاه مطمئن و ارزان قيمت وجود نداشته باشد.
نگاهي به استاندارد Bluetooth در تكنولوژي بيسيم
اشاره: کامپیوترها، سیستمهای بازي و سرگرمی، تلفنها و ... در دسته لوازم الکترونیکی جای میگیرند. این وسایل میتوانند از طرق مختلفی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند مانند استفاده از سیمها، کابلها، سیگنالهای رادیویی، اشعه مادون قرمز و یا حتی انواع پیشرفتهتری از رابطها و پروتکلهای ارتباطی. روشهای اتصال دستگاههای الکترونیکی به یکدیگر روز به روز پیچیدهتر میشوند، در این مقاله به بررسی بلوتوث خواهیم پرداخت. یک روش ارتباطی نسبتا جدید در لوازم الکترونیکی که دارای ساختاری ساده است و به صورت بدون سیم و اتوماتیک انجام میشود و یکی از روشهاي ارتباطي است که کار با لوازم الکترونیکی را جذابتر و سادهتر میکند.
در آغاز بلوتوث با سر و صدای زیادی به بازار عرضه شد. شعارهایی که اکثر آنها مبنی بر این بود که ما از شر کابلهای پیچیده و درهم و برهم خلاص میشویم، ولی ظاهراً هنوز بلوتوث مورد توجه اکثریت قرار نگرفته است. حتي کاربران حرفهای زیادی هستند که حتی به بلوتوث فکر هم نمیکنند. اخیراً یکی از نظریات مطرح شده درباره بلوتوث این است که آن را بزرگترین پارازیت امنیتی صنایع کامپیوتری میدانند و طرفداران این نظریه معمولا وسیلهای که این تکنولوژی را به همراه خود داشته باشد را نمیخرند!!
زندگي بلوتوثي!
اين صحنهاي از زندگي شما با وجود فناوري بلوتوث است: شما در حالی که پشت در خانه خود ایستادهاید به وسیله تلفن همراه خود که به فناوری بلوتوث مجهز است، مشغول صحبت کردن با شخصی هستید. از آن شخص میخواهید که 5 دقیقه بعد مجدداً با شما تماس بگیرد چون شما میخواهید وارد خانه شده و لباسهای مخصوص خانه را بپوشید. به محظ اینکه شما وارد خانه میشوید نقشهای که از دستگاه GPS اتومبیلتان که به فناوری بلوتوث مجهز است به تلفن همراهتان منتقل شده بود به کامپیوتر شخصی شما منتقل میشود زیرا دستگاه تلفن همراه شما یک سیگنال بلوتوث از کامپیوتر شخصی شما دریافت کرده مبنی بر اینکه اطلاعاتی که شما قبلا مشخص کردهاید را به کامپیوتر شخصیتان منتقل کند.
5 دقیقه بعد هنگامی که دوست شما مجدداً تماس میگیرد به جای اینکه تلفن همراه شما زنگ بزند گوشی تلفن خانگی شما که آن هم به سیستم بلوتوث مجهز است، زنگ میزند. دوست شما همان شماره قبلی را گرفته اما تلفن ثابت شما یک سیگنال بلوتوث از گوشی تلفن همراه شما دریافت کرده و بطور اتوماتیک تلفن همراه شما روی تلفن خانگیتان دایورت شده است زیرا متوجه شده که شما در خانه هستید! هر سیگنال بلوتوثی که گوشی تلفن همراه شما ارسال یا دریافت میکند فقط 1 میلیوات از باطری آن را مصرف میکند. یعنی در واقع میتوان گفت که این فعالیت در واقع تأثیری روی باطری تلفن شما ندارد!
بلوتوث چيست؟
Bluetooth كه بعضيها در فارسي آن را به دندان آبي ترجمه كردهاند، استانداردي براي امواج راديويي است كه كه براي ارتباطات بيسيم كامپيوترهاي قابل حمل و نقل (مانند laptopها)، تلفنهاي همراه و وسايل الكترونيكي رايج استفاده ميشوند. اين امواج براي فاصلههاي نزديك استفاده شده و براي ارتباطات بيسيم تكنولوژي ارزاني محسوب ميشوند. به وسيله اين تكنولوژي ميتوانيد بين دو وسيله كه داراي اين تكنولوژي باشند به صورت بيسيم پيغام، عكس يا كلاً هر اطلاعات ديگري را رد و بدل كنيد. راديوي Bluetooth در داخل يك ميكروچيپ قرار دارد و در باند فركانسي 4/2 گيگاهرتزي عمل ميكند. اين تكنولوژي از سيستم Frequency Hoping Spread Spectrum استفاده ميكند، كه سيگنال آن 1600 بار در ثانيه تغيير ميكند كه كمك بزرگي براي جلوگيري از تداخل ناخواسته و غيرمجاز است.
علاوه بر اين به وسيله نرمافزار كد شناسايي وسيله طرف مقابل چك ميشود. بدين ترتيب ميتوان اطمينان حاصل كرد كه اطلاعات شما فقط به مقصد مورد نظر ميرسد. اين امواج با دو قدرت وجود دارند. سطح قدرت پايينتر كه محيطهاي كوچك (مثلاً داخل يك اتاق) و يا در نوع با قدرت بالاتر كه رنج متوسط (مثلاً كل يك خانه) را ميتواند پوشش دهد. اين سيستم هم براي ارتباط نقطه به نقطه و هم براي ارتباط يك نقطه با چند نقطه ميتواند استفاده شود. داراي پهناي باند 720Kbs و 10 متر قدرت انتقال كه در صورت تقويت تا 100 متر نيز قابل افزايش ميباشد.
اين تكنولوژي كه از سيستم گيرندگي و فرستندگي در جهت مناسب استفاده ميكند، قادر است امواج راديويي را از ميان ديوار و ديگر موانع غيرفلزي عبور دهد. اگر امواج مزاحم دستگاه ثالثي باعث تداخل شود انتقال اطلاعات كند ميشود ولي متوقف نميشود.
تاريخچه بلوتوث
فكر اوليه بلوتوث در شركت موبايل اريكسون در سال 1994 شكل گرفت. اريكسون كه يك شركت سوئدي ارتباطات راه دور است در آن زمان در حال ساخت يك ارتباط راديويي كممصرف و كمهزينه بين تلفنهاي همراه و يك گوشي بيسيم بود. كار مهندسي در سال 1995 شروع شد و فكر اوليه به فراتر از تلفنهاي همراه و گوشيهاي آنها توسعه يافت تا شامل همه انواع وسايل همراه شود. با هدف ساخت شبكههاي شخصي كوچك از وسايل مختلف در طول اين زمان، اريكسون نام «بلوتوث» (يك پادشاه دانماركي) گرفت كه بين سالهاي 940 و 981 ميلادي ميزيست.
شاهِ هارالد در دوره حكومت خود كه يك وايكينگ بود، به طور صلح آميز، دانمارك، سوئد جنوبي و نروژ شمالي را متحد كرد. اين كار به او شهرت يك پادشاه ماهر در ارتباط و مذاكره را در تاريخ داد. براي اريكسون، اسم بلوتوث براي فناوري داده شده كه اميدوار بود بتواند به طور صلحآميز وسايل مختلف را متحد كند، مناسب بود. اريكسون ميدانست كه اگر فقط يك شركت اين استانداردها را حمايت كند، هرگز موفق نخواهد شد، به همين دليل در سال 1998، اريكسون كه در آن سال به سوني اريكسون تبديل شده بود يك موافقتنامه با IBM، اينتل، نوكيا و توشيبا امضا كرد و گروه Bluetooth SIG را به وجود آورند.
تشكيلات سازمان Bluetooth SIG يا Special Interest Group كه هدفش نظارت بر پيشرفت بلوتوث و عمومي ساختن آن بود، بعدها گستردهتر شد و شركتهايي نظير 3com، Lucent، مايكروسافت، موتورولا و بيش از 2000 كمپاني ديگر به اين سازمان پيوستند. در حال حاضر قبل از اينكه يك كارخانه بتواند محصولي كه از تكنولوژي بيسيم Bluetooth استفاده ميكند را وارد بازار كند، بايد جواز آن را از دو جهت دريافت كند. ابتدا محصول مورد نظر استانداردهايي لازم دارد كه بتواند با دستگاههاي ديگر كه داراي تكنولوژي بيسيم Bluetooth هستند، ارتباط برقرار كند.
ديگر اينكه بايد مجوزهاي قانوني لازم براي اين سيستم چه در كشور سازنده و چه در كشوري كه محصول به فروش ميرود را دريافت كند كه هماهنگ كننده بخش بينالملل اين مجوزها بر عهده Bluetooth SIG است.
بلوتوث چگونه كار ميكند؟
فناوری بلوتوث با حذف دخالت کاربر در سیستم و همچنین احتیاج به انرژی بسیار کم برای برقراری ارتباط با وسایل دیگر که موجب صرفهجویی زیادی در مصرف باطری میشود، تکنولوژی شبکههای کوچک را وارد مرحله جدیدی کرد. بلوتوث در واقع یک استاندارد شبکه است که دارای 2 سطح است: سطح اول که به عنوان سطح فیزیکی شناخته میشود و بیانگر این است که بلوتوث یک فرکانس رادیویی استاندارد است و سطح دوم که به عنوان سطح پروتکل شناخته میشود و دربرگیرنده قوانین و دستوراتی همچون مکان و زمان ارسال اطلاعات، تعداد بیتهای ارسالی در آن واحد و همچنین شمار وسایلی که بطور همزمان میتوانند در عملیات ارسال و دریافت اطلاعات شرکت داشته باشند میباشد.
بعضی از وسایلی که شما هم اکنون نیز از آن استفاده میکنید مانند دستگاه کنترل درب پارکینگ یا جدیدترین نسل تلفنهای بیسیم از فرکانسهای باند ISM استفاده میکنند. اطمینان حاصل کردن از اینکه امواج بلوتوث با امواج دستگاههای نامبرده شده تداخل پیدا نکنند یکی از سختترین مراحل طراحی این فناوری است. یکی از راههایی که تجهیزات بلوتوث از آن برای جلوگیری از تداخل امواجشان با سایر تجهیزات بهره میجویند، ارسال سیگنالهای بسیار ضعیفی در حدود یک میلیوات است.
برای مقایسه فقط کافی است بدانید تلفنهای همراه میتوانند یک سیگنال در حدود 3 واتی را مخابره کنند. استفاده از امواج کم قدرت شعاع برد سیگنالهای بلوتوث را به حدود 10 متر محدود میکند و همچنین با استفاده از این سیگنالهای ضعیف امکان ایجاد تداخل بین امواج بلوتوث با امواج تلفن همراه، کامپیوتر و یا دستگاه تلویزیون به کلی منتفی میشود. اما با همین امواج ضعیف هم لازم نیست که دو دستگاه فرستنده و گیرنده امواج در دید مستقیم یکدیگر باشند. امواج بلوتوث براحتی از دیوارهای خانه شما عبور میکنند و این یک امکان خوب برای کنترل چند دستگاه در اتاقهای مختلف است.
بلوتوث میتواند همزمان با 8 دستگاه ارتباط داشته باشد به شرطی که این دستگاهها در شعاع ده متری باشند. شاید شما تصور کنید که ممکن است بین این دستگاهها تداخل بوجود بیاید اما این غیرممکن است. بلوتوث از یک فناوری بنام «جهش فرکانس در طیف گسترده» بهره میجوید که احتمال استفاده از یک فرکانس برابر توسط دو دستگاه بطور همزمان را تقریبا به صفر میرساند. بر پایه این تکنولوژی هر وسیله از 79 فرکانس منحصر به فرد که به صورت اتفاقی از میان یک سری فرکانسهای از پیش تعیین شده انتخاب شده است استفاده میکند که به طور منظم از یکی از آنها به دیگری تغییر فرکانس میدهد.
در مورد بلوتوث این عمل تغییر فرکانس توسط دستگاه فرستنده حدود 1600 بار در ثانیه اتفاق میافتد و این بدان معنی است که تعداد دستگاههای بیشتری در آن واحد میتوانند از یک بخش محدود از باند فرکانس رادیویی استفاده کنند. هنگامی که دو دستگاه فرستنده بلوتوث از تکنولوژی جهش فرکانس در طیف گسترده بهره میگیرند این غیرممکن است که دو دستگاه به طور همزمان از یک فرکانس برابر استفاده کنند. بر پایه همین تکنولوژی از اختلال بین امواج بلوتوث با دستگاههایی مانند کنترل درب پارکینگ یا تلفنهای بیسیم هم جلوگیری میشود.
حتی اگر در موارد استثنایی اختلالی هم بین امواج بوجود بیاید مدت آن کسر کوچکی از ثانیه خواهد بود که آن هم قابل اصلاح است. هنگامی که دو یا چند وسیله مجهز به بلوتوث در محدوده برد یکدیگر قرار میگیرند یک گفتوگوی الکترونیکی بین آنها صورت میگیرد که مشخص میکند آنها چه اطلاعاتی برای به اشتراک گذاشتن دارند یا اینکه کدامیک از آنها باید توسط دیگری کنترل شود. برای این کار لازم نیست که کاربر دکمهای را فشار دهد یا دستوری را صادر کند بلکه این گفتوگوی الکترونیکی بطور خودکار انجام میشود. به محض اینکه این گفتوگو صورت گرفت دستگاههای بلوتوث موجود در این گفتوگو یک شبکه را تشکیل میدهند.
یک شبکه کوچک (PAN) که به آن piconet هم میگویند. شبکهای که یک محیط کوچک مانند یک اتاق را تحت پوشش خود قرار میدهد یا حتی ممکن است محیطی که تحت پوشش خود قرار میدهد بیشتر از فاصله بین دستگاه پایه تلفن بیسیم با گوشی و هدست خود نباشد. وقتی که یک شبکه piconet برقرار میشود دستگاههای حاضر در این شبکه همانطور که قبلا توضیح دادیم شروع به استفاده از سیستم جهش فرکانس میکنند و مرتبا فرکانس سیگنالهای خود را به طور اتفاقی در یک طیف مشخص تغییر میدهند تا با این کار هم در دسترس یکدیگر باشند و هم اینکه از تداخل piconet آنها با piconet دیگری که ممکن است در همان اتاق برقرار باشد جلوگیری شود.
مزایای بلوتوث
مهمترین امتیارات بلوتوث بدون سیم بودن، کم هزینه و ارزان بودن و اتوماتیک بودن آن است. البته راههای دیگری مانند ارتباط از طریق اشعه مادون قرمز (اینفرارد) هم برای ارتباط بدون سیم وجود دارد، اما دو محدودیت در استفاده از آن وجود دارد. اول اینکه: اشعه اینفرارد فقط در مسیر مستقیم منتشر میشود و حتما باید دستگاه را مستقیماً به سمت وسیله مورد نظرتان بگیرید تا آن وسیله بتواند دستور مورد نظر شما را دریافت و اجرا کند. محدودیت دیگری که وجود دارد این است که تکنولوژی اینفرارد یک تکنولوژی یک به یک است. یعنی اینکه در آن واحد فقط بین دو وسیله میتواند ارتباط برقرار کند. مثلا شما میتوانید توسط آن اطلاعاتی را از لپتاپتان به تلفن همراه دوستتان منتقل کنید اما نمیتوانید همزمان آن اطلاعات را به PDA دوست دیگرتان هم منتقل کنید.
فناوری بلوتوث ابداع گردید تا محدودیتهای اینفرارد را پوشش دهد. حداکثر سرعت انتقال اطلاعات در دستگاههای بلوتوثی که با استاندارد قدیمیتر بلوتوث 0/1 کار میکنند 1 مگابایت در ثانیه است اما در استاندارد بلوتوث 0/2 اطلاعات میتوانند با سرعت 3 مگابایت در ثانیه منتقل شوند. دستگاههای بلوتوثی که از استاندارد جدید استفاده میکنند با دستگاههای دارای استاندارد قدیمیتر هم سازگارند. شبکه بلوتوث اطلاعات را توسط امواج رادیویی با قدرت کم انتقال میدهد که فرکانس این امواج برابر با 45/2 GHz است (دقیقا بین402/2 GHz تا 480/2 GHz) که این باند فرکانس طبق یک توافقنامه بینالمللی برای استفاده توسط لوازم علمی، پزشکی و صنعتی کنار گذاشته شده است (ISM).
امنيت در بلوتوث
بلوتوث میتواند در 3 مدل امنیتی کار کند: مدل 1 که بدون امنیت است، مدل 2 که در مرحله سرویسدهی و بعد از اینکه کانال ارتباطی پیدا شد، امنیت را برقرار میکند و مدل 3 که در مرحله لینک و قبل از اینکه کانال ارتباطی پیدا شود، امنیت را ایجاد میکند. هر وسیله مبتنی بر بلوتوث یک آدرس 48 بیتی منحصر به فرد دارد. رویه تأید، استفاده از کلیدهای متقارن و رمزنگاری با کلیدی 128 بیتی انجام میشود. البته در دستگاههای مختلف این طول کلید رمزنگاری مختلف است و بستگی به مقداری دارد که در کارخانه تعریف میشود.
این کلید 128 بیتی که به صورت كاتورهاي انتخاب میشود، وظیفه انجام مذاکرات امنیتی بین دستگاهها را به عهده دارد. وقتی دو سیستم مبتنی بر بلوتوث یک کانال ارتباطی بین همدیگر برقرار میکنند، هر دو یک کلید آغازین را ایجاد میکنند. برای این کار یک کلید عبور یا شماره شناسایی شخصی وارد ارتباط میشود و کلید آغازین ساخته میشود و کلید پیوندی بر اساس کلید آغازین محاسبه میشود. از این به بعد کلید پیوندی برای شناسایی طرف ارتباط استفاده میشود. اولین چالش امنیتی کلید عبور است که به اختصار PIN نامیده میشود.
مثل هر کلید دیگری، کلیدهای طولانی از کلیدهای کوتاه امنتر هستند. اگر هکری بتواند کلید عبور را کشف کند، میتواند کلیدهای آغازین ممکن را محاسبه کند و بعد از آن کلید پیوندی را بدست آورد. کلید عبوری طولانی میتواند محاسبات را برای یافتن کلیدهای بعدی بسیار سخت کند. کلید آغازین جایگزین لینکهای رمزنگاری نشده میشود که این یک نقطه ضعف اساسی به حساب میآید و بهتر است که در پردازش هر دو دستگاه بلوتوث، این قسمت در محل امنتری قرار بگیرد چرا که یک هکر میتواند دادههای انتقالی را که به یک دستگاه بلوتوث فرستاده میشود ضبط کند و از آن برای خلق PIN استفاده کند.
همچنین استفاده از یک کلید عبوری ثابت در تمام مواقع میتواند امنیت یک ارتباط بلوتوث را کاملاً به خطر بیاندازد. کلیدهای لینک میتواند ترکیبی از کلیدها یا کلیدهای واحد باشد. بهترین حالت امنیتی این است که از کلیدهای ترکیبی شامل کلیدهای واحد استفاده شود. وقتی شما از یک کلید واحد استفاده میکنید، باید برای همه تعاملات امنیتی از همان کلید استفاده کنید و این کلید باید برای تمامی دستگاههای مجاز به اشتراک گذاشته شود. این یعنی هر دستگاه مجاز میتواند به ترافیک شبکه دسترسی داشته باشد.
جمعبندي
بررسي يك تكنولوژي مخابراتي و موفقيت يا عدم موفقيت آن وابسته به موارد بسياري است كه مسلماً موفقيت تجاري در اين بين اهميت خاصي دارد. طبعاً نسخههاي اوليه هر استانداردي با مشكلات فني مواجه ميشود كه بسياري از آنها به مرور زمان و در نسخههاي بعدي حل ميشوند. اما اهميت كار در زمان ارائه نمونههاي تجاري از آن تكنولوژي است. به اين معني كه هر استانداردي نهايتاً قابل پيادهسازي است. اما ميبايست در زمان مناسب و با كمترين هزينه انجام گردد و در غير اين صورت امكان فروش محصولات با وجود رقيبان ديگر غيرممكن است كه اين امر حتي ميتواند باعث ورشكستگي شركتهاي پشتيبان گردد.
در مورد Bluetooth پيشبينيهاي اوليه حاكي از آن بود كه محصولات اين استاندارد از سال 2000 وارد بازار شده و قيمت تراشه آن در اين سال حدود 20 دلار و تا سال 2002 حدود 5 دلار و در سال 2005 كمتر از 1 دلار باشد كه اين پيشبينيها به دلايل بسياري با شكست مواجه شد. هرچند در حال حاضر نمونههاي تجاري headsetها و پرتهاي USB راديويي كه از اين تكنولوژي استفاده مينمايند در بازار به وفور وجود دارد. اما با توجه به حجم سرمايهگذاري و تبليغات انجام شده، اين تكنولوژي هنوز نتوانسته است جايگاه پيشبيني شده را براي خود فراهم نمايد. شايد با تغييراتي كه در آن داده شده است (كه در قالب نسخههاي IEEE ارائه شدهاند) بتوان اميد داشت كه در آينده مشكلي تحت عنوان لينك راديويي برد كوتاه مطمئن و ارزان قيمت وجود نداشته باشد.