Bluetooth - Cedupoint

Bluetooth
Ivan Pravda
Autor: Ivan Pravda
Název díla: Bluetooth
Zpracoval(a): České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Kontaktní adresa: Technická 2, Praha 6
Inovace předmětů a studijních materiálů pro
e-learningovou výuku v prezenční a kombinované
formě studia
Evropský sociální fond
Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
VYSVĚTLIVKY
Definice
Zajímavost
Poznámka
Příklad
Shrnutí
Výhody
Nevýhody
ANOTACE
Modul je primárně zaměřen na bezdrátovou technologii Bluetooth založenou na standardech
IEEE 802.15. Tato technologie je určena především pro komunikaci na malé vzdálenosti
v řádu jednotek až desítek metrů v rámci tzv. bezdrátových osobních sítí typu WPAN.
Technologie Bluetooth se vyznačuje zejména malým příkonem, malými rozměry a nízkou
cenou. Tyto vlastnosti spolu s tím, že využívá bezlicenčního pásma 2.4 GHz a umožňuje
přenosové rychlosti až 24 Mbit/s, předurčují tuto technologii především pro bezdrátovou
komunikaci mezi elektronickými zařízeními různého druhu (např. mobilní telefony,
notebooky, sluchátka, atd.).
CÍLE
Tento výukový materiál seznamuje se základními rysy a principy technologie Bluetooth.
Vysvětluje množství základních pojmů a popisuje nejdůležitější procedury potřebné pro jeho
funkci. Dotýká se všech podstatných oblastí obsažených ve specifikacích této technologie,
jako jsou např. parametry fyzické vrstvy, formát paketů, řídící procedury, struktura sítě,
architektura zařízení nebo zabezpečení přenosu informací mezi dvěma zařízeními. Součástí
tohoto modulu je i přehled všech používaných profilů pro komunikaci.
LITERATURA
[1]
METTALA, Riku. Bluetooth Protocol Architecture, Version 1.0. WhitePaper, 1999.
[2]
Bluetooth specifikace verze 2.1. Specification of the Bluetooth System: Wireless
Connection Made Easy, Core 2.1 + EDR, Volume 0 – 4, Červenec 2007.
[3]
Bluetooth specifikace verze 2.0. Specification of the Bluetooth System: Wireless
Connection Made Easy, Core 2.0 + EDR, Volume 0 – 3, Listopad 2004.
[4]
Specifikace Bluetooth profilů verze 1.1. Specification of the Bluetooth System:
Wireless Connection Made Easy, Profiles, Volume 2, Únor 2001.
[5]
Standard IEEE 802.15.1. IEEE 802.15.1: Wireless medium access control (MAC) and
physical layer (PHY) specifications for wireless personal area networks (WPANs ).
Červen 2005.
Obsah
1 Technologie Bluetooth ......................................................................................................... 6
1.1
Úvod do problematiky ................................................................................................ 6
1.2
Organizace Bluetooth SIG.......................................................................................... 8
1.3
Vývojové verze technologie Bluetooth ...................................................................... 9
1.4
Architektura jádra systému Bluetooth ...................................................................... 11
1.5
Protokol správy spoje (LMP) ................................................................................... 13
1.6
Formát zpráv protokolu LMP ................................................................................... 14
1.7
Řídicí rozhraní HCI .................................................................................................. 16
1.8
Formát dat na rozhraní HCI...................................................................................... 17
1.9
Vrstvový model pro přenos dat ................................................................................ 19
1.10
Fyzická vrstva (1/2) .................................................................................................. 20
1.11
Fyzická vrstva (2/2) .................................................................................................. 22
1.12
Výkonové třídy Bluetooth zařízení .......................................................................... 24
1.13
Formát paketů přenášených na fyzické vrstvě ......................................................... 25
1.14
Zpracování toku bitů na fyzické vrstvě .................................................................... 28
1.15
Logická vrstva (1/2) ................................................................................................. 31
1.16
Logická vrstva (2/2) ................................................................................................. 34
1.17
Vrstva L2CAP .......................................................................................................... 35
1.18
Vrstva L2CAP – formát datových paketů ................................................................ 37
1.19
Vrstva L2CAP – formát signalizačních rámců......................................................... 40
1.20
Topologie sítě ........................................................................................................... 42
1.21
Adresace Bluetooth zařízení – fyzický kanál ........................................................... 44
1.22
Adresace Bluetooth zařízení – logický přenos ......................................................... 46
1.23
Režimy činnosti Bluetooth zařízení (1/3) ................................................................. 48
1.24
Režimy činnosti Bluetooth zařízení (2/3) ................................................................. 51
1.25
Režimy činnosti Bluetooth zařízení (3/3) ................................................................. 53
1.26
Výměna rolí MASTER a SLAVE ............................................................................ 54
1.27
Zabezpečení komunikace ......................................................................................... 56
1.28
Šifrování a autentizace ............................................................................................. 58
1.29
Párování dvou zařízení ............................................................................................. 60
1.30
Bezpečné jednoduché párování SSP ........................................................................ 61
1.31
Bezpečné jednoduché párování SSP – popis fází ..................................................... 63
1.32
Bluetooth profily ...................................................................................................... 65
1.33
Závěrečný test........................................................................................................... 68
1 Technologie Bluetooth
1.1 Úvod do problematiky
Standard Bluetooth je proprietární otevřený standard pro bezdrátovou komunikaci.
Smyslem technologie Bluetooth je náhrada metalických vodičů využívaných pro
fyzické připojení (rozhraní RS-232) a komunikaci uskutečňovanou na krátkou
vzdálenost mezi elektronickými zařízeními různého druhu (např. mobilní telefony,
notebooky, bezdrátová sluchátka, domácí spotřebiče,…).
Technologie Bluetooth pracuje na fyzické vrstvě v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz.
Pro vysílání je použita metoda rozprostřeného spektra s přeskakováním kmitočtů
SSFH (Spread Spectrum Frequency Hopping). Pro přenos dat jsou využívány
modulace GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) nebo PSK (Phase Shift
Keying). Technologie Bluetooth využívá pro vysílání i příjem dat totožné
frekvenční pásmo, směr přenosu odlišuje tzv. časový duplex TDD (Time Division
Duplex).
Základní přenosová rychlost technologie Bluetooth (verze 1.0) je 1 Mbit/s.
Použitím metody EDR (Enhanced Data Rates) je však možné dosáhnout rychlosti
až 3 Mbit/s (Bluetooth verze 2.0). Bluetooth verze 3.0 + HS (High Speed) pak
teoreticky umožňuje dosáhnout rychlosti až 24 Mbit/s.
V současné době je připravována technologie Bluetooth verze 4.0 + BLE
(Bluetooth Low Energy), resp. Bluetooth ULP (Ultra Low Power), která se
rychlostně vrací ke kořenům technologie Bluetooth (jednotky Mbit/s), ale
s výrazně nižšími nároky na spotřebu energie. Reálně by se měla tato technologie
objevit v prvních zařízeních již v průběhu letošního roku.
Registrované logo technologie Bluetooth
Jméno technologie je odvozeno od dánského vikinga a krále Haralda Blåtand
(anglicky Bluetooth, česky Modrý zub) vládnoucího v 10. století. Harald proslul
především skvělými komunikačními a diplomatickými schopnostmi. Pro původ
jména „Bluetooth“ existují dvě verze. První z nich je ta, že jméno je odvozeno od
dánských slov „blå“, které znamená, tmavá nebo také černá pleť a slova „tan“,
které značí velkého nebo významného muže. Druhou variantou je odvození jména
„Bluetooth“ díky své oblibě borůvek.
7
1.2 Organizace Bluetooth SIG
Vývojem technologie Bluetooth se primárně zabývá organizace Bluetooth SIG
(Special Interest Group), kterou společně založily firmy Ericsson, IBM, Intel,
Nokia a Toshiba. Bluetooth SIG je soukromá nezisková asociace založená v září
roku 1998. Hlavním sídlem skupiny SIG je Bellevue ve Washingtonu. Skupina
SIG má ještě další dvě pobočky v Hong Kongu a v Malmö ve Švédsku.
Organizace samotná se nezabývá výrobou nebo prodejem Bluetooth zařízení, ale
jejím cílem je především publikování standardů, vývoj specifikací, řízení
certifikace výrobků, ochrana obchodní známky „Bluetooth“ a také propagace
bezdrátové technologie Bluetooth. Aby bylo možné co nejširší využití technologie
Bluetooth, je nutné, aby byla tato technologie ekonomicky co nejvýhodnější a její
implementace byla v praxi co nejjednodušší.
Mezníky ve vývoji Bluetooth SIG
V současné době je členem Bluetooth SIG více než 10 000 společností, a to
zejména z oboru telekomunikační techniky, výpočetní techniky, automobilového
nebo hudebního průmyslu. Jednotliví členové Bluetooth SIG se různou mírou
podílejí na vývoji bezdrátové technologie pro komunikaci na krátkou vzdálenost
a zároveň tuto technologii implementují do svých výrobků.
8
1.3 Vývojové verze technologie Bluetooth
Vývoj technologie Bluetooth je velmi úzce spjat se založením skupiny Bluetooth
SIG, tzn. v roce 1998. První komplexní verzí Bluetooth byla verze 1.0 a její
inovované specifikace 1.0a a 1.0b. Tyto specifikace obsahovaly kompletní popis
systému. Obsahovaly však také celou řadu více či méně závažných chyb
a problémů, které znemožňovaly výrobcům realizovat taková zařízení, která by
byla schopná bezproblémově komunikovat se zařízeními ostatních výrobců.
Za první a plně funkční verzi Bluetooth je tak možné považovat až verzi 1.1, která
byla v roce 2002 přijata jako standard IEEE 802.15. Tato verze vyřešila většinu
problémů s interoperabilitou mezi zařízeními. Další vylepšení zejména v oblasti
komunikace (tj. zvýšení přenosové rychlosti, zvýšení kvality audio signálu,…)
pak přinesla verze 1.2.
Dalšího zvýšení přenosové rychlosti teoreticky až na 3 Mbit/s bylo dosaženo verzí
2.0. Tato verze dosáhla zvýšení přenosové rychlosti pomocí tzv. metody EDR
(Enhanced Data Rates). Verze 2.0 kromě zvýšení přenosové rychlosti přináší
i výrazné snížení spotřeby. Další verzí je verze 2.1, která zvyšuje bezpečnost
komunikace mezi uživateli související s jejich jednodušším procesem párování
SSP (Secure Simple Pairing) pomocí rozšířené informace EIR (Extended Inquiry
Response), která poskytuje více informací během vyhledávání a umožňuje tak
lepší třídění zařízení před vlastním připojením, což vede ke snížení spotřeby
energie.
Specifikace Bluetooth verze 3.0 + HS (High Speed) podporuje teoretickou
rychlost přenosu dat až 24 Mbit/s nikoliv však přes samotné propojení Bluetooth.
Místo toho je Bluetooth použito pouze pro navázání vlastního spojení
a vysokorychlostní přenos dat se provádí přes souběžné spojení dle standardu
802.11 známé jako Wi-Fi (Wireless Fidelity). Novinkou je podpora alternativního
využití fyzické a MAC (Medium Access Control) vrstvy AMP (Alternate
MAC/PHY) a jednosměrného vysílání dat UCD (Unicast Connectionless Data).
V současné době je připravována technologie Bluetooth verze 4.0 + BLE
(Bluetooth Low Energy), resp. Bluetooth ULP (Ultra Low Power), která se
rychlostně vrací ke kořenům technologie Bluetooth (jednotky Mbit/s), ale
s výrazně nižšími nároky na spotřebu energie. Reálně by se měla tato technologie
objevit v prvních zařízeních již v průběhu letošního roku.
9
Přehled vývojových verzí technologie Bluetooth
10
1.4 Architektura jádra systému Bluetooth
Vlastní jádro systému Bluetooth obsahuje čtyři nejnižší vrstvy a k nim přidružené
protokoly definované specifikací, dále protokol pro zjišťování služeb SDP
(Service Discovery Protocol) a všeobecný přístupový profil GAP (Generic Access
Profile).
Spodní tři vrstvy systému Bluetooth jsou označovány jako řídicí část BC
(Bluetooth Controller). Řídicí část tvoří rádiová vrstva RL (Radio Layer), vrstva
základního pásma BL (Baseband Layer) a vrstva správy spoje LML (Link
Manager Layer). Těmto vrstvám přísluší protokol rádiové vrstvy RP (Radio
Protocol), protokol řízení spoje LC (Link Control) a protokol správy spoje LMP
(Link Management Protocol).
Řídicí část je následně přes jednotné a přesně specifikované komunikační rozhraní
HCI (Host Control Interface) spojena se zbytkem Bluetooth systému, a to včetně
vrstvy řízení logického spoje a adaptace L2CAP (Logical Link Control and
Adaptation Protocol Layer).
Spolupráce zařízení Bluetooth je na úrovni jednotlivých vrstev přesně definována
konkrétní specifikací a bude podrobněji popsána společně s jednotlivými
protokoly v následujících kapitolách.
11
Architektura jádra systému Bluetooth
12
1.5 Protokol správy spoje (LMP)
Protokol správy spoje LMP (Link Management Protocol) je řídícím protokolem
pro vrstvu základního pásma a fyzickou vrstvu architektury Bluetooth. Protokol
LMP je používán pro řízení a nastavování parametrů při všech operacích
souvisejících s Bluetooth spojením mezi dvěma Bluetooth zařízeními, a to včetně
sestavování a řízení logických přenosů, logických spojů a řízení fyzické vrstvy.
Pro přenos protokolu LMP je využíván asynchronní spojově orientovaný logický
spoj ACL-C (Asynchronous Connection Oriented – Control). Ten je přenášen
prostřednictvím logického přenosu ACL. Logický přenos ACL je vytvořen pro
každé aktivní zařízení v rámci pikosítě při připojení tohoto zařízení do sítě.
Prostřednictvím protokolu LMP dochází ke komunikaci mezi bloky „Správa
spoje“ LM (Link Manager) dvou zařízení spojených logickým přenosem ACL.
Blok „Správa spoje“ využívá protokol LMP k řízení činnosti Bluetooth zařízení
v pikosíti a poskytuje služby pro správu nižších vrstev (vrstva základního pásma
a fyzická vrstva).
Signalizační spoje LMP
13
1.6 Formát zpráv protokolu LMP
Zprávy protokolu LMP nejsou přímo přenášeny k protokolům vyšších vrstev.
Protokol LMP je tvořen zprávami přenášenými mezi dvěma zařízeními a pracuje
v tzv. transakčním módu. Transakcí se rozumí pevně stanovená sada zpráv
vyměňovaných za účelem dosažení nějakého cíle (např. přechod do jiného režimu,
sestavení spojení,…).
Všechny zprávy jsou přenášeny v rámci datové jednotky PDU (Protocol Data
Unit) a nejsou zabezpečeny žádným dalším způsobem kromě zabezpečení v rámci
toku ACL, to znamená, že zprávy protokolu LMP neobsahují žádné
zabezpečovací pole jako např. HEC (Header Error Check) nebo FCS (Frame
Check Sequence). Protokol LMP využívá dva formáty PDU, které se liší pouze
délkou pole určeného pro jednoznačnou identifikaci typu PDU, toto pole se
nazývá OpCode.
Celková délka PDU závisí na množství a délce parametrů přenášených
v jednotlivých zprávách protokolu LMP.
Všechny parametry jsou přenášeny v pořadí tak, že první je vysílán bit s nejnižším
významem LSB (Least Significant Bit). Zprávy protokolu LMP mohou být
přenášeny zpravidla v paketech typu DM1 (Data Medium-rate 1), za určitých
okolností mohou být přenášeny i v paketu DV (Data-Voice).
14
Formát PDU vysílaného protokolem LMP
15
1.7 Řídicí rozhraní HCI
Rozhraní řízení hostitelského zařízení HCI (Host Controler Interface) poskytuje
rozhraní pro příkazy mezi blokem správy spoje a blokem řízení základního pásma
a dále přístup ke stavu hardwarových částí a řídicích registrů. HCI definuje
jednotnou metodu pro přístup ke schopnostem a možnostem řídicí části Bluetooth
(Bluetooth Controller) z části hostitelské (Bluetooth Host).
Struktura vrstev softwaru
Pro správnou funkci rozhraní HCI je definována vrstvová struktura softwaru.
Přehled vrstev softwaru pro přenos dat a příkazů mezi dvěma zařízeními je
uveden na následujícím obrázku. Přenos HCI příkazů a dat probíhá mezi
ovladačem HCI (HCI Driver) v části Bluetooth Host a mezi HCI firmwarem
v řídicí části Bluetooth Controller. Příkazy a data jsou přenášena přes fyzické
hardwarové sběrnice, které jsou ovládány příslušným firmwarem nebo ovladači.
Blok HCI firmware zajišťuje implementaci HCI příkazů pro hardwarovou část
Bluetooth zařízení a zároveň informuje část Bluetooth Host (konkrétně blok HCI
driver) o událostech, ke kterým v průběhu komunikace došlo (např. vytvoření
spojení, informace o synchronizaci, informace o řízení toku dat,…).
Přehled vrstev softwaru pro komunikaci mezi dvěma Bluetooth zařízeními
16
1.8 Formát dat na rozhraní HCI
Mezi řídicí částí Bluetooth Controller a částí Bluetooth Host je možné přenášet
HCI příkazy od části Bluetooth Host k řídicí části, HCI události z řídicí části
a ACL nebo synchronní data v obou směrech.
Pro každý typ komunikace je definován jeden typ paketu, celkem tedy 4 typy
paketů:
•
HCI příkazový paket
o slouží z posílání příkazů z části Bluetooth Host k části Bluetooth
Controller. Maximální délka paketu je 255 bajtů bez záhlaví.
•
HCI ACL datový paket
o slouží k přenosu dat mezi částí Bluetooth Controller a částí Bluetooth
Host, a to v obou směrech. Maximální délka paketu je 65535 bajtů bez
záhlaví.
•
HCI synchronní datový paket
o slouží pro přenos synchronních dat SCO (Synchronnous Connection
Oriented) i eSCO (Extended Synchronnous Connection Oriented), a to
v obou směrech mezi řídicí (Bluetooth Controller) a hostitelskou částí
(Bluetooth Host) zařízení Bluetooth. Maximální délka je 255 bajtů bez
záhlaví.
•
HCI paket událostí
o řídicí část (Bluetooth Controller) tímto paketem informuje hostitelskou
část (Bluetooth Host) o událostech, ke kterým v průběhu komunikace
došlo. Maximální délka paketu je 255 bajtů bez záhlaví.
17
Formáty paketů a význam jednotlivých polí paketů na rozhraní HCI
18
1.9 Vrstvový model pro přenos dat
Vrstvový model pro přenos dat v systému Bluetooth kopíruje architekturu jádra
systému a rozložení jednotlivých vrstev v něm. Specifikace Bluetooth popisuje 3
nejnižší vrstvy přenosového modelu.
Fyzická vrstva zajišťuje bezdrátový přenos dat v pásmu 2,4 GHz s frekvenčním
multiplexem TDM (Time Division Multiplex). Je využíváno různých variant
fázových modulací nebo Gaussova frekvenční modulace typu GFSK. Přenos na
fyzické vrstvě probíhá ve formě paketů, které mají přesně definovanou strukturu.
Logická vrstva je z důvodu efektivnosti rozdělena na dvě části – logický spoj
a logický přenos. Logický spoj zajišťuje podporu pro přenos synchronního,
asynchronního, isochronního a broadcastového kanálu a zajišťuje nezávislý
přenos dat různých služeb k uživateli. Podvrstva logického přenosu zajišťuje
společný přenos různých logických kanálů.
Vrstva L2CAP zajišťuje oddělení aplikací a služeb. Tato vrstva má na starosti
např. segmentaci dat nebo multiplexaci a demultiplexaci kanálů v rámci logického
spoje. Tato vrstva také může zajišťovat detekci a korekci chyb.
Vrstvový model pro přenos dat
19
1.10 Fyzická vrstva (1/2)
Nejnižší vrstvou Bluetooth je vrstva fyzická, která je dále rozdělena na fyzický
kanál a fyzický spoj.
Fyzický kanál
Pro přenos dat je použito frekvenční pásmo 2400 až 2483,5 MHz. Toto pásmo je
rozděleno na 79 kanálů, které jsou od sebe vzdálené 1 MHz. Dále je vysílací
pásmo ohraničeno dolním ochranným pásmem o šířce 2 MHz a horním
ochranným pásmem se šířkou 3,5 MHz. Pro vysílání je použita metoda
rozprostřeného spektra s přeskakováním kmitočtů SSFH (Spread Spectrum
Frequency Hopping), kdy signál přeskakuje 1600krát za sekundu mezi všemi 79
kanály. To znamená, že každou 1/1600 sekundy se vysílá na jiné frekvenci.
Přeskakování kmitočtů je řízeno hodinami stanice MASTER a je odvozeno z její
adresy BD_ADDR (Bluetooth Device Address).
Každý fyzický Bluetooth kanál je charakterizován kombinací pseudonáhodnou
sekvencí frekvencí mezi kterými dochází k přeskoku, časováním kanálových
intervalů, přístupovým kódem a způsobem kódování záhlaví paketu.
Princip SSFH
20
Bluetooth definuje 4 různé typy fyzických kanálů:
•
základní kanál pikosítě (Basic Piconet Channel) a adaptovaný kanál pikosítě
(Adapted Piconet Channel) – tyto kanály jsou určeny pro komunikaci mezi
zařízeními v rámci jedné pikosítě. Základní kanál využívá přeskoku mezi
všemi 79 frekvencemi, zatímco adaptovaný kanál nemusí používat pro
přeskok všechny frekvence.
•
kanál určený pro průzkum a skenování okolí (Inqury Scan Channel) - tento
kanál umožňuje vyhledávání aktivních zařízení Bluetooth.
•
připojovací kanál (Page Scan Channel) – tento kanál je určen pro připojení
zařízení Bluetooth.
Každé zařízení může v jednom okamžiku využívat pouze jeden z těchto čtyř typů
kanálů. Aby bylo možné zajistit současné provádění více operací (např.
komunikaci a průzkum okolí), tak je pro komunikaci využíván časový multiplex
(TDM) mezi jednotlivými kanály.
Typy kanálů a jejich použití
21
1.11 Fyzická vrstva (2/2)
Nejdůležitějším typem kanálu je základní kanál pikosítě, a proto se mu budeme
věnovat detailněji.
Základní kanál pikosítě
Základní kanál využívá velmi dlouhé přeskakovací posloupnosti, to znamená, že
vzdálenost mezi okamžiky kdy se začne přeskakovací posloupnost opakovat je
velmi velká. K přeskakování dochází mezi všemi 79 kmitočty a jejich využití je
rovnoměrné.
Kanál je rozdělen na kanálové intervaly o délce 625 μs. Kanálové intervaly jsou
cyklicky číslovány od 0 do 227-1. Číslování je odvozeno z 27 nejvyšších bitů
hodinového zdroje. V jednotlivých intervalech mohou jak zařízení MASTER, tak
i SLAVE vysílat pakety. MASTER může začít vysílat pouze v sudých kanálových
intervalech a SLAVE pouze v intervalech, jejichž číslo je liché. Paket může
zasahovat maximálně do pěti následujících kanálových intervalů. Během jednoho
kanálového intervalu zůstává vždy stejná frekvence. Pokud paket zasahuje do více
kanálových intervalů, tak po dobu trvání paketu nedochází k přeskakování mezi
frekvencemi, ale vysílá se stále na frekvenci jako v prvním kanálovém intervalu
daného paketu.
Struktura základního kanálu
22
Fyzický spoj
Fyzický spoj zajišťuje základní přenos dat mezi dvěma konkrétními zařízeními.
Každý fyzický spoj je vždy přiřazen k jednomu fyzickému kanálu. Fyzický spoj
má dále definovány vlastnosti a funkce, které jsou využívány pro všechny logické
přenosy v rámci jednoho fyzického spoje. Mezi tyto vlastnosti a funkce patří:
•
řízení výkonu - regulace požadované výkonové úrovně pro komunikaci mezi
dvěma zařízeními,
•
dohled spoje - detekce ztráty fyzického spoje v důsledku pohybu zařízení
(např. mimo dosah nebo za překážku), nebo při výpadku napájení,
•
kódování (šifrování) – kódování/šifrování uživatelských informací je
volitelné,
•
řízení kvality spoje a změny přenosové rychlosti v závislosti na kvalitě
rádiového kanálu,
•
řízení komunikace s pakety ve více kanálových intervalech (tzv. Multi-Slot
Packet) - slouží k nastavení maximálního počtu sousledných kanálových
intervalů, které mohou být využity pro přenos jednoho paketu.
Řízení výkonové úrovně
23
1.12 Výkonové třídy Bluetooth zařízení
Specifikace Bluetooth definuje vysílací výkon na konektoru antény Bluetooth
zařízení. Podle maximálního možného výkonu jsou definovány tři výkonové třídy
zařízení:
•
Výkonová třída 1
o Tato výkonnová třída má povinně implementováno řízení výkonové
úrovně pro vysílací úrovně vyšší než +4 dBm. Pro nižší úrovně je řízení
výkonu nepovinné a využívá se především pro snížení spotřeby zařízení
a pro omezení rušení okolí. Změna výkonové úrovně probíhá po krocích
v rozmezí 2 dB až 8 dB.
o Řízení výkonové úrovně obstarává protokol správy spoje LMP na základě
měření přijímané síly signálu RSSI (Received Signal Strength Indication).
o Maximální dosah zařízení pracujícího ve výkonové třídě 1 je přibližně 100
metrů ve volném prostranství.
•
Výkonová třída 2
o Maximální vysílací výkon je omezen na maximálně +4 dBm, takže tato
třída nevyžaduje řízení výkonové úrovně. Maximální dosažitelná
komunikační vzdálenost je přibližně 50 metrů.
•
Výkonová třída 3
o Jelikož je maximální vysílací výkon omezen na 0 dBm, tak nemusí být
implementováno řízení výkonové úrovně. Maximální dosah je okolo
10 metrů.
o V této třídě pracuje většina běžně používaných zařízení jako např. mobilní
telefony, handsfree sady apod.
Výkonové třídy Bluetooth zařízení
Výkonová
třída
maximální
100 mW (20
1
dBm)
2,5 mW (4 dBm)
2
3
1 mW (0 dBm)
Výstupní výkon
nominální
minimální
Přibližný
dosah
nespecifikováno
1 mW (0 dBm)
100 m
1 mW (0 dBm)
0,25 mW (-6 dBm) 50 m
nespecifikováno
nespecifikováno
24
10 m
1.13 Formát paketů přenášených na fyzické
vrstvě
Na fyzické vrstvě definuje specifikace Bluetooth dva formáty paketů:
•
paket pro přenos dat v základním módu BR (Basic Rate)
•
paket pro přenos dat v rozšířeném módu EDR (Enhanced Data Rate)
Oba dva formáty obsahují pole přístupového kódu, záhlaví a uživatelská data.
Paket pro EDR je navíc rozšířen o synchronizační pole, ochranný interval a zápatí.
Paket pro přenos dat v základním módu
Struktura paketu pro přenos v základním módu je závislá na konkrétním typu
paketu (pro každý typ logického přenosu může být definováno až 15 různých typů
paketů). Obecně může paket obsahovat:
•
pouze zkrácený přístupový kód
•
přístupový kód a záhlaví paketu
•
přístupový kód, záhlaví paketu a uživatelská data
Délka přístupového kódu je 68 nebo 72 bitů. Záhlaví paketu má délku 54 bitů
a obsahuje řídící informace spoje. Pole uživatelských dat může mít délku až 2745
bitů. Celková délka paketu je max. 2867 bitů. Paket v základním přenosovém
módu je vždy celý modulován pomocí GFSK. První je vždy vysílán nejméně
významný bit LSB, a proto je také vždy kreslen vlevo.
25
Struktura paketu pro základní přenos dat na fyzické vrstvě
Paket pro přenos dat v módu EDR
Režim přenosu dat v rozšířeném módu EDR umožňuje v souvislosti se změnou
struktury paketu navýšit dostupnou přenosovou rychlost a zároveň snížit spotřebu
energie. Zvýšení přenosové rychlosti je dosaženo změnou modulace těla paketu
z modulace GFSK na modulaci 8DPSK (8 phase Differential Phase Shift Keying)
nebo π/4-DQPSK (π/4 rotated Differential Quaternery Phase Shift Keying).
Využití tohoto režimu přenosu dat je indikováno v záhlaví paketu, konkrétně
v poli TYPE. V případě, že je mód EDR aktivní, je v paketu po záhlaví vložen
tzv. ochranný interval, neboť je nutné změnit modulační schéma fyzické vrstvy na
modulaci π/4-DQPSK pro rychlost 2 Mbit/s nebo 8DPSK pro přenosovou
rychlost 3 Mbit/s. Počátek paketu (tedy přístupový kód a záhlaví) jsou
modulovány vždy modulací GFSK a jejich přenosová rychlost je 1 Mbit/s.
26
Struktura paketu pro rozšířený přenos dat na fyzické vrstvě
27
1.14 Zpracování toku bitů na fyzické vrstvě
Před vysláním dat vysílací stranou jsou provedeny operace pro zvýšení
spolehlivosti a bezpečnosti přenosu dat. Záhlaví paketu a vlastní uživatelské
informace jsou zabezpečeny odlišným způsobem. U obou je však vždy
postupováno od bitu s nejnižším významem LSB (Least Significant Bit).
Zpracování bitů záhlaví
Zpracování záhlaví se skládá ze tří kroků, které jsou povinné:
1. Zabezpečení záhlaví HEC (Header Error Control) – pro generování HEC
se používá lineární zpětnovazební posuvný registr LFSR (Linear
Feedback Shift Register).
2. Skramblování (angl. scrambling) – cílem skramblování je znáhodnění
signálu (např. porušení dlouhých posloupností log. „0“), dále pak snížení
úrovně stejnosměrné složky.
3. Dopředná chybová korekce FEC (Forward Error Correction) – Bluetooth
využívá pro zabezpečení záhlaví FEC s poměrem 1/3 (prosté trojnásobné
opakování každého bitu) nebo 2/3 (využit zkrácený Hammingův kód (15,
10)).
Na přijímací straně je záhlaví zpracováváno v opačném pořadí, to znamená, že je
nejprve dekódováno, poté jsou jednotlivé bity deskramblovány a na závěr je
zkontrolováno zabezpečení HEC.
28
Zpracování bitů záhlaví
Zpracování bitů uživatelských dat
Proces zpracování uživatelských dat se může skládat až ze 4 kroků, přičemž
povinně musí obsahovat pouze proces skramblování uživatelských dat (ostatní
procesy jsou nepovinné a jejich využití je závislé na typu paketu):
1. Zabezpečení cyklickým kódem CRC (Cyclic Redundancy Check) –
NEPOVINNÉ
2. Šifrování - data zabezpečená CRC kódem mohou být poté šifrována –
NEPOVINNÉ
3. Skramblování – proces skramblování je stejný jako v případě záhlaví –
POVINNÉ
4. Dopředná chybová korekce FEC (Forward Error Correction) –
NEPOVINNÉ
Na přijímací straně jsou data zpracovávána v opačném pořadí, to znamená, že jsou
nejprve dekódována, deskramblována, dešifrována a na závěr je vyhodnoceno
cyklické zabezpečení CRC.
29
Zpracování bitů uživatelských dat
30
1.15 Logická vrstva (1/2)
Logická vrstva je z důvodu efektivnosti rozdělena na dvě části – logický přenos
a logický spoj.
Logický přenos
Pro snadnou identifikaci je každému aktivnímu SLAVE zařízení v konkrétní
pikosíti přiřazena adresa LT_ADDR (Logical Transport Address) o délce 3 bity.
Adresa „000“ je rezervována pro broadcastovou komunikaci. Zařízení typu
MASTER nemá přiřazenu žádnou adresu LT_ADDR.
Pro komunikaci mezi zařízením MASTER a SLAVE je možné vytvořit 5 různých
typů logických přenosů:
•
Synchronní spojově orientovaný SCO (Synchronous Connection Oriented) –
synchronní přenos dat typu Point-to-Point, pro komunikaci je přiřazen pevný
počet kanálových intervalů v pravidelných časových rozestupech. Tento typ
spojení je vhodný např. pro přenos hlasu.
•
Rozšířený synchronní spojově orientovaný eSCO (extended Synchronous
Connection Oriented) - přenos je stejný jako u SCO, ale navíc je po každé
skupině rezervovaných kanálových intervalů umožněno opakované vyslání
chybných paketů.
31
Princip synchronního spojově orientovaného logického přenosu SCO
•
Asynchronní spojově orientovaný ACL (Asynchronous Connection oriented
Link) – asynchronní přenos dat typu Point-to-Point. ACL spojení je
vybudováno stanicí MASTER na základě žádosti stanice SLAVE. Stanice
SLAVE smí žádat pouze o sloty, které již nejsou rezervovány pro přenos dat
typu SCO nebo eSCO.
•
Broadcastový přenos pro aktivní zařízení SLAVE ASB (Active Slave
Broadcast) – přenos dat typu Point-to-Multipoint, umožňující stanici
MASTER komunikaci se všemi aktivními zařízeními v pikosíti zároveň
prostřednictvím broadcastových zpráv. Pro broadcastovou komunikaci je
využívána adresa LT_ADDR = 000b.
•
Broadcastový přenos pro zařízení SLAVE v parkovacím režimu PSB (Parked
Slave Broadcast) – přenos dat typu Point-to-Multipoint, umožňující stanici
MASTER komunikaci se všemi zařízeními zároveň, která se nachází v tzv.
parkovacím režimu, a tudíž nejsou schopna komunikovat jinak než
prostřednictvím kanálu PSB.
32
Princip asynchronního spojově orientovaného logického přenosu ACL
33
1.16 Logická vrstva (2/2)
Logický spoj
Podobně jako u logického přenosu je definováno 5 typů logických spojů:
•
Řízení spoje LC (Link Control)
o Je použit na úrovni řízení logického spoje a přenáší pouze řídící informace.
Jako jediný je přenášen v záhlaví paketů. Přenáší např. informace o ARQ
(Automatic Repeat reQuest), řízení toku nebo charakteristiku uživatelských
informací.
•
Řízení asynchronního spoje ACL-C (Asynchronous Connection oriented Link
Control)
o
•
Je použit na úrovni správy spoje (Link Manager) a přenáší pouze řídící
informace. Je přenášen v rámci paketu v poli určeném pro přenos zpráv
vyšších vrstev („payload“). Může být přenášen logickým přenosem SCO
nebo ACL.
Uživatelský asynchronní/isochronní
Asynchronous/Isochronous)
logický
spoj
ACL-U
(User
o Může přenášet jak asynchronní, tak isochronní uživatelská data. Je
přenášen v rámci paketu v poli „payload“. Obvykle je nesen pomocí ACL
logického transportu, ale může být přenášen i přes SCO.
•
Uživatelský synchronní logický spoj SCO-S (User Synchronous)
o Přenáší výhradně synchronní uživatelské informace a je nesen v poli
„payload“. Je přenášen pouze synchronním logickým přenosem typu SCO.
•
Rozšířený uživatelský synchronní logický spoj eSCO-S (User Extended
Synchronous)
o Přenáší výhradně synchronní uživatelské informace a je nesen v poli
„payload“. Je přenášen pouze synchronním logickým přenosem eSCO.
34
1.17 Vrstva L2CAP
Vrstva řízení logického spoje a adaptace L2CAP (Logical Link Control and
Adaptation Protocol) poskytuje spojově orientované a bezespojové datové služby,
zajišťuje multiplexování protokolů vyšších vrstev, segmentaci a rekonstrukci
(desegmentaci) paketů, kontrolu chyb a transport informací o kvalitě služby QoS
(Quality of Service). L2CAP umožňuje protokolům vyšších vrstev vysílání
a příjem datových paketů SDU (Service Data Unit) až do velikosti 64 kB.
Vrstvu L2CAP lze z funkčního hlediska rozdělit do několika částí (viz následující
animace).
Funkční bloky vrstvy L2CAP
Komunikace na vrstvě L2CAP
Při komunikaci mezi Bluetooth zařízeními se k rozlišení jednotlivých kanálů
používá 16-ti bitový identifikátor kanálu CID (Channel IDentifier). Identifikátor
CID je přiřazen každému koncovému bodu logického kanálu v Bluetooth zařízení.
Hodnoty identifikátoru CID jsou přidělovány dynamicky dle dostupnosti tak, aby
nebyl žádný identifikátor CID přiřazen současně dvěma aktivním kanálům. Každý
identifikátor CID je v rámci zařízení přiřazován libovolně a nezávisle na ostatních
zařízeních Bluetooth.
35
Módy komunikace na vrstvě L2CAP
Vrstva L2CAP může pracovat v jednom ze tří módů, které jsou vybírány zvlášť
pro každý kanál vyšší vrstvou. Možné pracovní módy jsou následující:
•
základní L2CAP mód (Basic L2CAP Mode) – standardní mód, který je
používán, pokud není dohodnuto používání jiného z následujících módů. Při
základním módu nejsou datové jednotky PDU číslovány a není kontrolováno
jejich přijetí.
•
mód řízení toku (Flow Control Mode) – datové jednotky jsou číslovány
a jejich doručení je potvrzováno přijímací stranou. V případě, že není datová
jednotka doručena, není vyžádán její opětovný přenos, je detekována pouze
ztráta PDU (Packet Data Unit).
•
mód opětovného přenosu (Retransmission Mode) – podobně jako
v předchozím módu jsou datové jednotky PDU číslovány a potvrzovány.
V případě, že PDU není doručena, může si však přijímací strana vyžádat její
opětovné vyslání. Pro opakované vysílání datových jednotek ARQ (Automatic
Repeat reQuest) je využívána metoda Go-back-N (viz následující animace).
Princip ARQ metody Go-Back-N
36
1.18 Vrstva L2CAP – formát datových paketů
Datové pakety jsou přenášeny prostřednictvím kanálů mezi L2CAP entitami
vzdálených zařízení. Vrstva L2CAP definuje celkem 4 různé formáty rámců podle
toho pro jaký typ kanálu (spojově orientovaný nebo nespojově orientovaný kanál)
a pro jaký mód komunikace jsou rámce určeny.
Přenos v „Základním módu“
Jelikož jsou rámce určeny pouze pro základní mód, který neumožňuje řízení toku
dat mezi zařízeními, tak ani rámce neobsahují žádné řídící pole.
Pro přenos v základním módu jsou definovány dva typy rámců. Jeden přes
spojově orientovaný kanál (tzv. B rámec) a druhý pro přenos přes nespojově
orientovaný kanál (G rámec).
•
základní informační rámec – B rámec (Basic Information Frame – B-frame) –
je určen pro přenos PDU přes spojově orientovaný datový kanál v základním
L2CAP módu. B rámec obsahuje informační pole, jehož maximální délka je
65535 oktetů.
•
skupinový rámec – G rámec (Group Grame – G-frame) – používá se pro
přenos přes nespojově orientovaný datový kanál v základním L2CAP módu. G
rámec obsahuje informační pole maximální délky 65535 oktetů, které je
doručeno všem Bluetooth zařízením v dané pikosíti.
37
Formát rámců přenášených v základním L2CAP módu
Přenos v módu „Řízení toku“ a v módu „Opakovaného
přenosu“
Přenosové módy „Řízení toku“ nebo „Opakovaný přenos“ je možné realizovat
pouze po spojově orientovaného kanálu. Aby bylo možné řídit datový tok, resp.
řídit opakovaný přenos PDU mezi komunikujícími zařízeními je nutné, aby rámce
obsahovaly řídicí pole.
Pro přenos ve výše uvedených režimech jsou definovány dva typy rámců –
informační rámec (I-rámec) a dohledový rámec (S-rámec). Oba typy rámců se od
sebe odlišují strukturou řídicího pole.
•
informační rámec – I rámec (Information Frame – I-frame) – slouží pro
přenos informací mezi L2CAP entitami přes spojově orientovaný kanál.
Informační rámec je v řídicím poli označen dvěma nejvýznamnějšími bity
MSB (Most Significant Bit) nastavenými na hodnotu „10“.
•
dohledový rámec – S rámec (Supervisory Frame – S-frame) – používá se pro
potvrzování korektně přenesených I rámců nebo pro žádost o opakované
přeposlání I rámců. Dohledový rámec je v řídicím poli označen pouze jediným
nejvýznamnějším bitem MSB nastaveným na hodnotu “0“.
38
Formát rámců přenášených v módu řízení toku a v módu opakovaného přenosu
39
1.19 Vrstva L2CAP – formát signalizačních
rámců
Signalizační kanál je identifikován identifikátorem kanálu CID (Channel
IDentifier) s hodnotou „0001xh“. Signalizační kanál je vytvořen vždy po
sestavení asynchronního spojově orientovaného logického přenosu ACL
(Asynchronous Connection oriented Link).
Signalizační rámce jsou následně přenášeny po signalizačním kanálu mezi L2CAP
entitami dvou komunikujících Bluetooth zařízení.
Signalizační rámce, tzv. C rámce (Command Frame – C-frame) slouží k přenosu
signalizačních příkazů. Každý ze signalizačních rámců může přenášet najednou
i více příkazů. Maximální počet příkazů v jedné zprávě je závislý na maximální
podporované délce dat v C rámci.
Minimální podporovaná délka C rámce MTUsig (Maximum Transmission Unit of
Signaling Frame) ve všech zařízeních musí být 48 oktetů.
Jednotlivé signalizační zprávy jsou buď ve formě požadavků (Request) nebo
odpovědí (Response).
Celkem je definováno 11 signalizačních zpráv (Command Reject, Connection
Request a Connection Reponse, Configure Request a Configure Response,
Disconnection Request a Disconnection Response, Echo Request a Echo
Response, Information Request a Information Response), které jsou odlišeny dle
svého unikátního kódu, který je nedílnou součástí každého příkazu.
40
Formát signalizačních paketů
41
1.20 Topologie sítě
V rámci infrastruktury sítě Bluetooth je umožněna buď přímá komunikace dvou
zařízení mezi sebou (Point-to-Point) nebo komunikace jednoho zařízení se
skupinou dalších zařízení (Point-to-Multipoint).
Soustava dvou a více zařízení, které sdílejí stejný fyzický kanál, se nazývá piconet
(pikosíť).
Jedno ze zařízení v pikosíti je z hlediska řízení komunikace vždy nadřazené
ostatním. Toto zařízení se nazývá „MASTER“ a může obsluhovat až 7 aktivních
podřízených zařízení („SLAVE“), resp. i další zařízení, přiřazená k této síti, která
však mají aktivovaný tzv. pohotovostní režim (Parked State).
Synchronizace a sekvence kmitočtů je vždy odvozována od řídicí stanice. Řídicí
stanice zároveň přiděluje časové úseky pro komunikaci jednotlivých zařízení
a řídí přístup ke komunikačnímu kanálu v rámci jedné pikosítě.
Pokud se pikosítě navzájem překrývají, pak tvoří tzv. rozprostřená síť
(Scatternet). Každá pikosíť v rámci rozprostřené sítě využívá jiný komunikační
kanál. Stále platí, že každá pikosíť může obsahovat pouze jedno zařízení
MASTER a každá stanice může být MASTER pouze v jedné síti, zároveň však
může být v dalších pikosítích provozována jako SLAVE.
42
Topologie sítě Bluetooth
43
1.21 Adresace Bluetooth zařízení – fyzický
kanál
K adresaci Bluetooth zařízení se používá adresa zařízení BD_ADDR (Bluetooth
Device ADDRess) a pro identifikaci všech přenosů na jednom fyzickém kanálu se
následně využívá tří různých typů přístupových kódů. V rámci uzavřené pikosítě
je komunikace jednotlivých zařízení typu SLAVE identifikována také adresou
logického přenosu LT_ADDR (Logical Transport ADDRess).
Adresa Bluetooth zařízení
Každé Bluetooth zařízení je identifikováno unikátní 48-mi bitovou adresou
BD_ADDR. Adresa zařízení je rozdělena do tří částí (viz následující obrázek):
•
Nižší adresová část LAP (Lower Address Part) – délka LAP je 24 bitů a je
definovaná výrobcem zařízení. Tato část adresy se je využívána např.
k odvození synchronizačního slova, sekvence frekvenčních přeskoků nebo
k odvození přístupových kódů.
•
Vyšší adresová část UAP (Upper Address Part) – Délka UAP je 8 bitů a je
součástí pevně přiřazené identifikace výrobce zařízení. UAP je používána
k inicializaci generátorů HEC a CRC kódů. Část UAP se také používá
k odvození sekvence frekvenčních přeskoků.
•
Nevýznamná adresová část NAP (Non-significant Address Part) – Délka NAP
je 16 bitů. NAP je pevně přidělena jednotlivým výrobcům a slouží k jejich
odlišení (spolu s UAP).
Struktura adresy Bluetooth zařízení
Přístupový kód
K identifikaci přenosů na fyzickém kanále slouží tři typy přístupových kódů:
•
Přístupový kód zařízení DAC (Device Access Code) se používá během
připojování zařízení do pikosítě. DAC je odvozen z LAP BD_ADDR
připojujícího se zařízení.
44
•
Přístupový kód kanálu CAC (Channel Access Code) se používá během
vlastního spojení a tvoří začátek všech paketů vysílaných na fyzických
kanálech v rámci jedné pikosítě. CAC je odvozen z LAP, která je součástí
BD_ADDR zařízení MASTER.
•
Vyhledávací přístupový kód IAC (Inquiry Access Code) se používá během
vyhledávání Bluetooth zařízení v okolí. Pro obecné vyhledávací operace je
definován jeden obecný vyhledávací přístupový kód GIAC (General IAC). Pro
další jednoúčelově vyhrazené vyhledávací operace je definováno 63
vyhrazených přístupových kódů DIAC (Dedicated IAC).
Přístupový kód je vždy umístěn na začátku paketu. V případě, že po něm
následuje záhlaví paketu, tak je jeho délka 72 bitů (obsahuje zápatí), jinak je jeho
délka 68 bitů (jedná se o tzv. zkrácený přístupový kód). Zkrácený přístupový kód
je používán pro tzv. parkovací režim při vyhledávání a následném připojování
zařízení do pikosítě. Všechny pakety v rámci jednoho fyzického kanálu mají
stejný přístupový kód.
Struktura přístupového kódu
45
1.22 Adresace Bluetooth zařízení – logický
přenos
Adresa logického přenosu
Každému zařízení SLAVE v rámci pikosítě je přiřazena tříbitová adresa logického
přenosu LT_ADDR (Logical Transport ADDRess), která je přenášena v záhlaví
paketu. Zařízení MASTER adresu LT_ADDR nemá. Adresa „000“ je vyhrazena
pro broadcastový přenos a zbylých 7 adres je určeno pro stanice slave.
Z předchozího vyplývá, že maximální počet stanic SLAVE v jedné pikosíti je
omezen na 7.
Ve směru přenosu dat od stanice MASTER slouží adresa LT_ADDR
k identifikaci cílové stanice SLAVE. Zařízení SLAVE tak může přijímat pouze
pakety obsahující pouze jemu jednoznačně přidělenou adresou LT_ADDR. Ve
směru od stanice SLAVE ke stanici MASTER slouží adresa LT_ADDR
k identifikaci stanice SLAVE, která paket vyslala.
Platnost adresy LT_ADDR je omezena výhradně na dobu, kdy je zařízení SLAVE
v aktivním režimu. V případě, že zařízení přejde do režimu rozpojení nebo do
režimu parkování, je mu následně adresa LT_ADDR odebrána. Adresa
LT_ADDR je Bluetooth zařízení přidělována vždy při přechodu do aktivního
stavu (např. při sestavení spojení, při výměně rolí MASTER-SLAVE nebo při
ukončení parkovacího režimu).
46
Princip adresování stanic SLAVE v pikosíti
47
1.23 Režimy činnosti Bluetooth zařízení (1/3)
Bluetooth zařízení je nejčastěji spojeno s jiným Bluetooth zařízením s nímž si
vyměňuje data. Aby byl tento režim činnosti umožněn, je definováno několik
režimů, které umožňují vytvořit a aktualizovat komunikační pikosíť.
Vyhledávací režim (Inquiry Procedure)
Vyhledávácí režim slouží k prohledávání okolí s cílem nalézt další Bluetooth
zařízení v okolí. Zařízení, které prohledává okolí (tzv. vyhledávající zařízení)
vysílá vyhledávací dotazy (Inquiry Requests) do okolí. Bluetooth zařízení
nacházející se v okolí vyhledávajícího zařízení (tzv. nalezitelná zařízení)
naslouchají a v případě přijetí dotazu vyšlou odpověď směrem k vyhledávajícímu
zařízení. Pro vyhledávací režim je využito dvojnásobné četnosti přeskakování
kmitočtů, než je typické pro běžnou komunikaci. Frekvence přeskoků je tedy 3200
přeskoků za sekundu.
Pro vyhledávací proceduru je využíván speciální fyzický kanál, po kterém se
přenášejí pouze vyhledávací dotazy a odpovědi.
Pro vyhledávací proceduru není nutné využití žádné z vyšších vrstev nad
fyzickým kanálem. Jelikož v době vyhledávání nejsou ještě definovány role
MASTER/SLAVE je vždy vyhledávající zařízení uvažováno jako MASTER. Pro
usnadnění vstupu vyhledávajícího zařízení do sítě může být jako odpověď na
vyhledávající dotaz odeslána tzv. rozšířená vyhledávací odpověď (Extended
Inquiry Response), která může obsahovat různé doplňující informace (např.
seznam podporovaných služeb).
48
Procedura vyhledávání okolních zařízení
Režim připojování (Paging (Connecting) Procedure)
Připojovací procedura následuje po vyhledávacím režimu v případě, že
vyhledávající zařízení má zájem o připojení se k nalezenému zařízení. Této
procedury se účastní vždy pouze dvě konkrétní zařízení – vyhledávající zařízením
(v této proceduře nazývané jako zařízení připojované) a nalezitelné zařízení, které
odpovědělo na vyhledávací výzvu (zde zařízení připojující). Během této
procedury dochází k rozdělení rolí v pikosíti, k synchronizaci a je přidělen
přístupový kód kanálu CAC (Channel Access Code), který je využíván pro
identifikaci a rozlišení fyzických kanálů.
Pro připojování je vyhrazen speciální fyzický kanál, na kterém připojující zařízení
naslouchá a čeká na žádost o připojení od připojovaného zařízení. Parametry
tohoto kanálu jsou definovány připojujícím zařízením, a tudíž jsou známy pouze
připojujícímu a připojovanému zařízení, a tím pádem žádné další zařízení nemůže
tento kanál využívat. Pakety vysílané v rámci připojovací procedury jsou velmi
krátké, a proto je možné využít dvojnásobné četnosti frekvenčních přeskoků, tedy
3200 přeskoků za sekundu.
49
Procedura připojování zařízení do pikosítě
50
1.24 Režimy činnosti Bluetooth zařízení (2/3)
Režim připojení (Connected Mode)
Do tohoto režimu přejde zařízení poté, co úspěšně ukončí proceduru připojování
a zařízení je tak připojeno do pikosítě. Připojením do pikosítě se rozumí, že
všechna zařízení jsou propojena fyzickým kanálem pikosítě. Dále je vytvořen
fyzický spoj a logické spoje ACL-C (Asynchronous Connection oriented Link
Control) a ACL-U (Asynchronous Connection oriented Link User) mezi
jednotlivými zařízeními. Stanice jsou synchronizovány na stejný zdroj hodin
a využívají stejnou posloupnost frekvenčních přeskoků.
Zdroj hodin i posloupnost přeskoků jsou v každé pikosíti odvozeny od stanice
MASTER.
V režimu připojení mohou všechna zařízení v rámci jedné pikosítě mezi sebou
vysílat/přijímat data. Kromě toho může libovolné zařízení vytvářet a rušit logické
spoje nebo měnit režimy činnosti na jednotlivých logických a fyzických spojích.
Všechna zařízení pracující v režimu připojení mohou zahájit procedury
vyhledávání a připojování za účelem připojení se do další pikosítě (každé zařízení
může být součástí více pikosítí). Mimo to mohou všechny stanice sledovat, zda
jiná stanice nemá zájem o připojení do sítě.
Režim připojení
51
Režim parkování (Parked State)
Tento režim umožňuje zařízení zůstat připojeno v síti (zůstává synchronizováno),
jen nemůže komunikovat. Do tohoto režimu může přejít pouze zařízení typu
SLAVE. Zařízení nemůže využívat žádné logické spoje kromě spojů PSB-C
(Parked State Broadcast – Control) a PSB-U (Parked State Broadcast - User),
které jsou určeny právě pro komunikaci mezi zařízením MASTER a SLAVE
v parkovacím režimu. Zařízení v parkovacím režimu může komunikovat se
zařízením MASTER pouze v určitých okamžicích, definovaných parametry
logického přenosu typu PSB.
Každému zařízení v parkovacím režimu je přiřazena 8-bitová tzv. parkovací
adresa PM_ADDR (Parked Member Address) a 8-bitová přístupová adresa
AR_ADDR (Access Request Address). V případě, že chce zařízení přejít
z parkovacího režimu do režimu normálního provozu, využije k tomu přiřazenou
AR_ADDR, jejíž vyslání značí zájem o návrat do původního provozního režimu.
Režim parkování je využíván z důvodu snížení spotřeby v době, kdy zařízení
nemá potřebu komunikovat.
Parkovací režim
52
1.25 Režimy činnosti Bluetooth zařízení (3/3)
Přídržný režim (Hold Mode)
V přídržném režimu je fyzický spoj aktivní pouze v kanálových intervalech
určených pro využití synchronní komunikace SCO (Synchronnous Connection
Oriented) a eSCO (Extended Synchronnous Connection Oriented). Všechny
asynchronní spoje jsou dočasně neaktivní. Tento režim je aktivní vždy na dobu
jedné konkrétní relace (tedy dočasně) a poté přejde zařízení zpět do předchozího
režimu.
Sniff Mode
Sniff režim v praxi znamená, že stanice MASTER může vysílat směrem
k ostatním zařízení ve sniff režimu pouze po omezenou dobu. Po zbytek
kanálového intervalu pak může stanice SLAVE snížit vlastní spotřebu nebo tento
čas může využít pro komunikaci po jiném fyzickém kanále. Intervaly, kdy je ACL
(Asynchronous Connection oriented Link) přenos aktivní, jsou rozmístěny
pravidelně s odstupem definovaným parametrem Tsniff.
V tomto režimu dochází pouze k omezení dostupnosti logických přenosů ACL
u zařízení typu SLAVE. Synchronní komunikace SCO nebo eSCO není v tomto
režimu nijak ovlivněna.
Princip režim Sniff
53
1.26 Výměna rolí MASTER a SLAVE
Zařízení, které se chce připojit do sítě během procedury „Připojování“, se
automaticky stává řídícím zařízením typu MASTER. V některých případech je
však nutné role přidělené během procedury „Připojování“ vyměnit. Výměna rolí
MASTER/SLAVE může být inicializována kdykoliv po dokončení procedury
„Připojování“.
Pro výměnu rolí je využívána zpráva LMP (LMP Switch Request). Ta může být
vyslána, pouze pokud je logický přenos typu ACL v aktivním režimu. Zároveň
musí být zakázáno (nebo dočasně vypnuto) šifrování. Rovněž všechny synchronní
logické přenosy na stejném fyzickém spoji musí být zakázány a nesmí být
zahájeno ani jejich navazování. Zpráva LMP obsahuje časový okamžik (vyjádřený
hodnotou hodin stanice MASTER), ve kterém dojde k výměně rolí.
Jelikož změnou stanice MASTER dojde i ke změně struktury pikosítě, kdy stanice
připojené k původní stanici MASTER už k ní nemohou být nadále připojeny,
protože se z ní stala stanice SLAVE. V různých pikosítích může být dále rozdíl
v časování jednotlivých kanálových intervalů, a proto je zde definována zpráva
LMP (LMP Slot Offset). Touto zprávou stanice SLAVE informuje původní stanici
MASTER o odchylce v časování mezi původní pikosítí a novou pikosítí. Tato
odchylka je udávána v mikrosekundách.
54
Výměna zpráv protokolu LMP při změně rolí Master/Slave v pikosíti
55
1.27 Zabezpečení komunikace
Zabezpečení komunikace z hlediska utajení obsahu přenášených informací je
realizováno spojovou vrstvou. Pro zajištění bezpečné komunikace se využívají 4
entity (viz následující tabulka).
Adresa BD_ADDR je získána během výměny informací mezi dvěma zařízeními
nebo automaticky během procedury vyhledávání zařízení. Adresa zařízení
BD_ADDR je statická a nemění se.
Skryté (soukromé) klíče jsou odvozeny během inicializace. Autentizační klíč je
vždy 128 bitů dlouhý, zatímco šifrovací klíč má volitelná délku v rozsahu 1 až 16
oktetů (8 až 128 bitů). Šifrovací klíč je odvozen z autentizačního klíče během
autentizace. Šifrovací klíč je generován vždy, když je aktivováno šifrované
spojení. Oba dva klíče se v průběhu komunikace mohou měnit, ale okamžiky
jejich změny jsou navzájem nezávislé. Mnohem častěji se však mění šifrovací
klíč. Šifrovací klíč musí být změněn minimálně každých 228 Bluetooth hodin (cca
23,3 hodin). Pokud by ke změně šifrovacího klíče během této doby nedošlo,
spojení musí být zrušeno.
Pseudonáhodné číslo RAND je generováno v rámci pseudonáhodného procesu
v zařízení. Tento parametr není statický, ale mění se velmi často.
Výměna klíčů pro zabezpečení
Na začátku spojení je každým zařízením vygenerován veřejný klíč PK (Public
Key) a skrytý (soukromý) klíč SK (Secret (Private) Key). Z nich je poté vypočten
sdílený klíč DH (Diffie Hellman key). Sdílený klíč následně umožňuje odvodit
spojové klíče LK (Link Keys). Bluetooth definuje několik typů spojových klíčů
pro zajištění požadavků různých aplikací:
•
Kombinovaný klíč KAB – je generován při inicializaci zařízení. Klíč je
odvozen z adres obou zařízení BD_ADDR a z náhodných čísel RAND
generovaných oběma zařízeními.
•
Klíč jednotky KA – je generovaný při první operaci zařízení poté už zpravidla
zůstává stejný. K jeho vytvoření se používá BD_ADDR a RAND.
•
Dočasný klíč KMASTER – slouží pouze k dočasnému nahrazení originálního
klíče. Je odvozen ze dvou náhodných čísel RAND.
•
Inicializační klíč KINIT – je používán během inicializačního procesu zařízení
nebo v případě, že došlo ke ztrátě původního klíče spoje. Klíč je odvozen
z BD_ADDR, RAND, PIN kódu a z délky PIN kódu L.
•
Šifrovací klíč KC – je odvozen z aktuálního spojového klíče, šifrovacího
offsetu COF (Ciphering OFset number) a náhodného čísla RAND.
56
Princip generování jednotlivých klíčů
57
1.28 Šifrování a autentizace
Část paketu přenášejícího uživatelské informace může být chráněna šifrováním.
Každá část uživatelských dat příslušející jinému paketu je pak šifrována odděleně.
Šifrovací algoritmus, značený jako E0, využívá 48-mi bitovou adresu stanice
MASTER (BD_ADDR), 26 bitů hodin stanice MASTER (CLK26-1) a šifrovací
klíč (KC) délky 8 až 128 bitů. Šifrovací klíč je získán z aktuálního klíče spoje,
šifrovacího offsetu COF (Ciphering OFset number) a veřejného náhodného čísla
generovaného stanicí master EN_RANDA. Maximální délka šifrovacího klíče není
volitelná uživatelem, ale je nastavena výrobcem zařízení. Z výše uvedených
hodnot je generován tok šifer KCIPHER a ten je poté sčítán modulo 2 s vlastním
tokem dat.
Algoritmus E0 je vždy znovu inicializován pro každý paket, protože se hodnota
hodin stanice MASTER zvyšuje po každém kanálovém intervalu. Jelikož je tato
hodnota použita pro odvození toku KCIPHER, tak je následně i každý paket šifrován
jiným tokem šifer. Pokud je paket delší než jeden kanálový interval, použije se
hodnota hodin odpovídající prvnímu kanálovému intervalu pro celý paket.
Šifra použitá pro zabezpečení dat je symetrická, proto se na přijímací straně
provádí dešifrování stejným způsobem jako šifrování a za použití stejného
šifrovacího klíče.
Princip šifrování uživatelských dat
K autentizaci jednotlivých zařízení se využívá náhodného čísla AU_RANDA
generovaného zařízením A (ověřovatel), adresy zařízení, které o autentizaci žádá
(žadatel – zařízení B) a spojového klíče. Vygenerované číslo AU_RANDA je
následně vysláno k zařízení B. Ze všech tří hodnot je na obou stranách vypočteno
kontrolní číslo SRES (Signed RESponse). Zařízení B vyšle vypočtenou hodnotu
SRES zpět zařízení A, které ji překontroluje, resp. porovná, zda se hodnoty SRES
vypočtené na obou stranách shodují. V případě, že se hodnoty neshodují, je nutné
proces autentizace znovu opakovat. Aby se výrazně snížila možnost nežádoucí
autentizace, je nutné po každém neúspěšném pokusu o autentizaci vyčkat určitý
interval, než je možné zahájit další pokus o autentizaci. Interval mezi jednotlivými
pokusy se navíc exponenciálně zvyšuje po každém neúspěšném pokusu.
58
V případě, že se hodnoty SRES shodují, je zařízení B úspěšně autentizováno
k zařízení A.
Některé aplikace vyžadují pouze jednosměrnou autentizaci, tak jak bylo popsáno
výše. V případech, kdy je vyžadována obousměrná autentizace, je tak nutné po
úspěšné procesu autentizace zařízení B k zařízení A provést i autentizaci zařízení
A k zařízení B. Ta probíhá úplně stejně, jen si obě zařízení vymění role ověřovatel
– žadatel.
Princip autentizace zařízení
59
1.29 Párování dvou zařízení
Párování zařízení umožňuje bezpečnou komunikaci mezi zařízeními. Na začátku
párování je vytvořen inicializační klíč KINIT, který se využívá k zabezpečení
přenosu inicializačních parametrů a pro výměnu informací potřebných pro
vytvoření zabezpečovacího klíče spoje. Délka klíče je 128 bitů. Inicializační klíč
je vytvořen na základě PIN kódu a jeho délky a náhodného čísla RAND a adresy
zařízení BD_ADDR.
PIN kód zařízení může být buď pevně přidělen, nebo může být definovaný
uživatelem.
V případě, že je PIN kód definovaný uživatelem, definuje se před vlastním
párováním v zařízení, které tuto proceduru inicializuje. Následně je zadání
stejného PIN kódu vyžadováno i na druhém párovaném zařízení. V případě, že se
oba PIN kódy shodují, je proces párování úspěšný. V případě, že má jedno
zařízení přiděleno pevný PIN kód, je tento kód použit k párování. V případech,
kdy mají obě zařízení pevný PIN kód, není párování možné.
Typickou délkou PIN kódu jsou 4 číslice. Maximální délka je však až 16 znaků
(128 bitů = 16 oktetů). Délka PIN kódu se značí L.
Vytvoření inicializačního klíče
60
1.30 Bezpečné jednoduché párování SSP
Od verze Bluetooth 2.1 je definované i tzv. bezpečné jednoduché párování SSP
(Secure Simple Pairing). Princip SSP zjednodušuje proceduru párování z hlediska
uživatele a zároveň také zvyšuje bezpečnost technologie Bluetooth. Z hlediska
bezpečnosti SSP zvyšuje ochranu před dvěma způsoby odposlechu:
•
pasivní odposlech – třetí zařízení naslouchá komunikaci mezi dvěma
zařízeními, pokud je v jejich dosahu. Ochranou proti tomuto způsobu
odposlechu je silné šifrování a silné klíče, které není snadné prolomit.
Bezpečnost klíčů je závislá na míře náhodnosti při jejich generování. SSP
využívá k šifrování veřejný klíč ECDH (Elliptic Curve Diffie Hellman), který
je vůči tomuto typu odposlechu velmi odolný, avšak není příliš odolný proti
aktivnímu odposlechu.
•
aktivní odposlech MITM (Man-In-The-Middle) – tento způsob narušení
bezpečnosti nastává v případě, kdy se dvě zařízení snaží spojit přímo, ale ve
skutečnosti jsou spojeny prostřednictvím třetího zařízení, které informace
mezi nimi pouze přeposílá a může je tak případně i modifikovat, aniž by to
ostatní komunikující zařízení zjistila. K ochraně před aktivním odposlechem
využívá metoda bezpečného jednoduchého párování dvě nové metody
asociace - porovnání čísel a zadání universálního klíče.
Princip pasivního a aktivního odposlechu
Celá procedura bezpečného jednoduchého párování SSP je rozdělena do pěti fází:
61
•
fáze 1: Výměna veřejných klíčů
•
fáze 2: Autentizace 1
•
fáze 3: Autentizace 2
•
fáze 4: Výpočet spojových klíčů
•
fáze 5: LMP autentizace a šifrování
Fáze 1, 3, 4 a 5 jsou stejné pro všechny protokoly. Fáze 2 je závislá na použitém
protokolu.
62
1.31 Bezpečné jednoduché párování SSP –
popis fází
Fáze 1: Výměna veřejných klíčů
Párování začíná výměnou veřejných klíčů. Obě zařízení vygenerují vlastní dvojici
klíčů: veřejný klíč PUK (PUblic Key) a soukromý klíč PK (Private Key). Oba
klíče jsou generovány za použití šifrování ECDH (Elliptic Curve Diffie Hellman).
Dvojice klíčů PUK a PK je každým zařízením generována na začátku párování,
avšak klíče je možné kdykoliv zahodit a vygenerovat nové.
Výměna veřejných klíčů je zahájena jedním ze zařízení (iniciující zařízení), a to
vysláním jeho vlastního veřejného klíče k druhému zařízení (neiniciující zařízení).
Neiniciující zařízení odpoví na přijatý klíč vysláním svého veřejného klíče.
Veřejné klíče nejsou tajné. Na obou stranách je ze soukromého klíče a přijatého
veřejného klíče vypočten sdílený klíč DH (Diffie Hellman). K výpočtu se používá
eliptická funkce P192.
Fáze bezpečného jednoduchého párování včetně detailu výměny veřejných klíčů
Funkce P192 je definována následovně: Je dáno celé číslo u, 0 < u < r a bod V na
křivce E. Hodnota P192(u,V) je vypočítána jako pozice na ose x u-tého násobku
uV bodu V.
Fáze 2: Autentizace 1
Existují celkem 4 modely asociace dvou Bluetooth zařízení: Porovnání čísel
(Numeric Comparison), „Just Works“, Mimo pásmo OOB (Out Of Band)
a Zadání klíče (Passkey Entry). Pro tyto modely jsou definovány 3 protokoly.
63
Fáze 3: Autentizace 2
Druhá část autentizace je stejná pro všechny tři protokoly. Každé zařízení nejprve
vypočte novou potvrzovací hodnotu Ea resp. Eb, která obsahuje všechny dříve
získané hodnoty a sdílený klíč DH. Iniciující zařízení poté vypočtenou hodnotu
pošle druhému zařízení, a to ověří, zda se přijatá hodnota shoduje s hodnotou
vypočtenou ze všech dříve přijatých parametrů. Pokud se hodnoty shodují, vyšle
svoji potvrzovací hodnotu Eb k iniciujícímu zařízení. To opět provede její
kontrolu. Pokud se na kterékoliv straně hodnoty neshodují, je párování přerušeno.
Fáze 4: Výpočet spojových klíčů
Po úspěšném dokončení párování je ze sdíleného klíče a veřejně vyměněných
hodnot vypočten spojový klíč LK (Link Key). Spojový klíč je využíván k udržení
dvou zařízení ve stavu spárovaní. Při výpočtu spojového klíče musí obě strany
dodržet stejné pořadí parametrů, proto jsou jako první uvažovány parametry
stanice MASTER a až poté parametry získané stanicí SLAVE.
Fáze 5: LMP autentizace a šifrování
Poslední fází je vygenerování šifrovacích klíčů KC. Šifrovací klíč je získán
z aktuálního spojového klíče, 96-bitového šifrovacího offsetu COF a 128-bitového
náhodného čísla RAND.
Průběh posledních tří fází SSP
64
1.32 Bluetooth profily
Možnosti využití a jednotlivé aplikace Bluetooth zařízení jsou definovány pomocí
tzv. profilů.
Profily definují konkrétní protokoly, způsoby komunikace a výměnu zpráv pro
danou aplikaci. Profil dále zajišťuje vzájemnou slučitelnost zařízení na softwarové
úrovni.
Aby mezi sebou mohla Bluetooth zařízení komunikovat, musí obě strany
podporovat stejný profil. Pokud řídící zařízení zjistí, že podřízená stanice
nepodporuje požadovaný profil, neumožní komunikaci.
Každý profil musí obsahovat následující informace:
•
závislost na ostatních profilech
•
doporučený formát uživatelského rozhraní
•
specifikaci využívaných částí protokolové sady specifikace Bluetooth
V současné době je definováno 28 profilů. Základním profilem technologie
Bluetooth je obecný přístupový profil GAP (Generic Access Profile). Většina
dalších profilů vychází z profilu GAP, tj. jsou jeho podmnožinou a využívají jen
některé jeho vlastnosti.
65
Vztah základních Bluetooth profilů
Profil GAP
Obecný přístupový profil GAP je základním profilem pro všechny ostatní
Bluetooth profily. Díky profilu GAP je zajištěna vzájemná spolupráce a výměna
informací i mezi zařízeními vyrobenými různými výrobci bez ohledu na typ
aplikací podporovaných zařízením. Z předchozího vyplývá, že každé Bluetooth
zařízení musí podporovat profil GAP z důvodu kompatibility s ostatními
zařízeními.
Profil GAP definuje metodiku sestavení základního spoje mezi Bluetooth
zařízeními. V profilu jsou definovány operace a procedury, které mohou být
obecně použity všemi ostatními profily. Dále profil GAP definuje všeobecné
procedury pro vyhledávání Bluetooth zařízení a správu spoje připojovaného
Bluetooth zařízení. Definuje také procedury spojené se zabezpečením
komunikace. V profilu je také specifikováno chování Bluetooth zařízení ve stavu
spojení. Kromě výše zmíněného profil GAP obsahuje požadavky na obecný
formát parametrů na úrovni uživatelského rozhraní.
66
Struktura protokolů pokrytých profilem GAP a jednotlivých vrstev Bluetooth
67
1.33 Závěrečný test
1. V jakém frekvenčním pásmu pracuje Bluetooth?
a) 900 MHz
b) 1800 MHz
c) 2400 MHz
d) 3500 MHz
správné řešení: c
2. Jaká je maximální dosažitelná přenosová rychlost na fyzické vrstvě při
použití EDR podle standardu v. 3.0?
a) 700 kbit/s
b) 1,5 Mbit/s
c) 3 Mbit/s
d) 24 Mbit/s
správné řešení: d
3. Bluetooth patří mezi sítě typu:
a) PAN
b) LAN
c) MAN
d) WAN
správné řešení: a
4. Pro datový přenos využívá Bluetooth celkem:
a) 82 kanálů
b) 79 kanálů
c) 71 kanálů
d) 89 kanálů
správné řešení: b
68
5. Maximální délka příkazového paketu HCI je:
a) 255 bytů
b) 2 000 bytů
c) 32 000 bytů
d) 256 bytů
správné řešení: a
6. Od jaké výkonové úrovně musí být povinně implementováno řízení
výkonové úrovně?
a) 0 dBm
b) 4 dBm
c) 20 dBm
d) 10 dBm
správné řešení: b
7. Základní kanál pikosítě je rozdělen na intervaly o délce:
a) 500 μs
b) 625 μs
c) 750 μs
d) 825 μs
správné řešení: b
8. Jaký je maximální vysílací výkon Bluetooth zařízení třídy 3?
a) 1 mW
b) 250 mW
c) 500 mW
d) 1 W
správné řešení: a
69
9. Paket v základním přenosovém módu je vždy modulován modulací:
a) PSK
b) GFSK
c) BPSK
d) QPSK
správné řešení: b
10. Jaký kódový poměr pro FEC používá Bluetooth pro přenos záhlaví?
a) 2/3
b) 3/4
c) 1/3
d) 1/2
správné řešení: c
11. Jaký typ ARQ používá Bluetooth?
a) Go-BackN
b) Selective Repeat
c) Stop and Wait
d) Store&Forward
správné řešení: a
12. Kolik bitů má adresa pro identifikaci zařízení LT_ADDR?
a) 2
b) 3
c) 4
d) 8
správné řešení: b
70
13. Kolik bitů má identifikátor kanálu CID?
a) 8
b) 16
c) 32
d) 64
správné řešení: b
14. Který z rámců L2CAP vrstvy obsahuje řídící pole?
a) I
b) B
c) G
d) C
správné řešení: a
15. V kolika pikosítích najednou může být stanice stanicí master?
a) 1
b) 2
c) 4
d) 7
správné řešení: a
16. Kolik bitů má adresa Bluetooth zařízení BD_ADDR?
a) 8
b) 16
c) 34
d) 48
správné řešení: d
71
17. Která část adresy je definovaná výrobcem zařízení?
a) UAP
b) NAP
c) LAP
d) CAP
správné řešení: c
18. Kolik maximálně může být současně aktivních zařízení v jedné pikosíti?
a) 4
b) 6
c) 8
d) 16
správné řešení: c
19. Během které procedury dochází k synchronizaci zařízení?
a) Vyhledávání
b) Připojování
c) Spojení
d) Parkování
správné řešení: b
20. Kterou adresu využívá zařízení pro návrat z parkovacího režimu?
a) BD_ADDR
b) LT_ADDR
c) PM_ADDR
d) AR_ADDR
správné řešení: d
72
21. Jaká je délka šifrovacího klíče Kc?
a) 64 bitů
b) 128 bitů
c) 256 bitů
d) 512 bitů
správné řešení: b
22. Který klíč může stanice použít, pokud chce stanice komunikovat současne
se dvěmi stanicemi se stejným šifrováním?
a) Dočasný Kmaster
b) Kombinovaný Kab
c) Inicializační Kinit
d) Šifrovací
správné řešení: a
23. Jaká je maximální délka PIN kódu pro párování stanic?
a) 4 bity
b) 16 bitů
c) 64 bitů
d) 128 bitů
správné řešení: d
24. Který z profilů je základním profilem technologie Bluetooth?
a) GAP
b) SPP
c) GOEP
d) TCP
správné řešení: a
73
25. Jaké jsou používané modulační metody pro přenos na fyzické vrstvě?
a) FSK
b) PSK
c) QAM
d) GFSK
správné řešení: b, d
26. K čemu slouží protokol LMP?
a) Řízení fyzické vrstvy
b) Řízení spojení
c) Řízení logického kanálu
d) Šifrování
správné řešení: a, b
27. Při přenosu dat v módu EDR se využívají modulace:
a) PSK
b) BPSK
c) 8DPSK
d) pi/4-DQPSK
správné řešení: c, d
28. Jaký typ logického spoje může přenášet řídící informace?
a) LC
b) ACL-U
c) ALC-C
d) eSCO-S
správné řešení: a, c
74
29. Jaký typ logického spoje může přenášet uživatelské informace?
a) SCO-S
b) ACL-U
c) LC
d) ACL-C
správné řešení: a, b
30. Jaké typy rámců je možné použít pro přenos v módu „Řízení toku“?
a) B
b) G
c) S
d) I
správné řešení: c, d
31. Kolik bitů má přistupový kód?
a) 32
b) 68
c) 72
d) 96
správné řešení: b, c
32. Které logické spoje může využívat zařízení pokud je v tzv. parkovacím
stavu?
a) ACL-C
b) SCO
c) PBS-C
d) PBS-U
správné řešení: c, d
75
33. Které klíče jsou generovány na začátku spojení?
a) PK
b) SK
c) DH
d) LK
správné řešení: a, b
34. Do kolika po sobě následujících kanálových intervalů máže zasahovat
paket?
a) 2
b) 5
c) 8
d) 10
správné řešení: a, b
76