Kuinka Bluetooth-tekniikka toimii?

Bluetooth on lyhyen kantaman tapa yhdistää useita laitteita langattomasti. Bluetooth-tekniikan alkuperäinen tarkoitus oli luoda langattomia kuulokkeita. Alkuperäiset mallit saivat inspiraationsa kahdesta Johan Ullmanin keksinnöstä. Vuonna 1999 ensimmäinen kuluttajille tarkoitettu Bluetooth-laite, hands-free-mobiilikuulokkeet, tuli yleisön saataville. Monet ihmiset ihmettelevät, kuinka Bluetooth-laitteet voivat muodostaa yhteyden ja olla vuorovaikutuksessa ilman kaapeleita. Vaikka Bluetooth-yhteyksien määrittäminen on helppoa, niiden taustalla oleva tekniikka on monimutkainen.

Yhteyden luominen

Kun kahden laitteen on muodostettava yhteys, niiden on sovittava kahdella tasolla. Fyysisellä tasolla laitteet tarvitsevat jonkin tavan lähettää tietoja toisilleen. Bluetooth saavuttaa tämän radiosignaaleilla noin 2,4 GHz:n taajuudella. Protokollatasolla molemmat laitteet tarvitsevat joukon komentoja ja vastauksia, jotka ne molemmat ymmärtävät. Bluetooth käyttää pakettipohjaista protokollaa isäntä/orja-arkkitehtuurilla. Pohjimmiltaan tämä tarkoittaa, että yksi laite ohjaa muita verkossa olevia laitteita ja ne kommunikoivat jakamalla tiedot pieniin paketteihin, joita he voivat lähettää edestakaisin.

Taajuudet

Bluetooth-laitteet kommunikoivat keskenään lähettämällä pienitehoisia radioaaltoja. Yleensä Bluetooth lähettää taajuuksia 2,402 GHz ja 2,480 GHz. Myös muut laitteet, kuten itkuhälyttimet, autotallin ovenavaajat ja jotkut langattomat puhelimet, käyttävät näitä taajuuksia. Koska monet laitteet voivat käyttää näitä taajuuksia, on mahdollista, että ne häiritsevät Bluetooth-verkkoa. Bluetooth-tekniikka välttää tämän käyttämällä hajaspektritaajuushyppelyä. Vaikka tämä kuulostaa monimutkaiselta, se tarkoittaa vain sitä, että mikä tahansa yksittäinen laite pomppii satunnaisesti 79 yksittäisen taajuuden välillä viestiäkseen Bluetooth-verkossa. Tämä varmistaa, että kaksi laitetta on harvoin samalla taajuudella ja että ne siirtyvät nopeasti uudelle taajuudelle, jos ovat.

Nopeudet

Jokaisella Bluetooth-laitteiden sukupolvella on erilainen nopeusrajoitus, jota ne voivat käyttää. Bluetoothin tiedonsiirtonopeudet käyttävät megabittiä sekunnissa (Mbps). Vaikka tämä termi saattaa tuntua abstraktilta niille, jotka eivät sitä tunne, se on alan standardi. Viitteeksi, puhelinverkkoyhteydet toimivat vain 56 kilobittiä sekunnissa. Megabitti vastaa 1000 kilobittiä. Ensimmäisen sukupolven Bluetooth-laitteet pystyivät käsittelemään vain 1 Mbps:n maksiminopeutta. Nykyisen sukupolven Bluetooth, joka tunnetaan myös nimellä Bluetooth 5.1, pystyy käsittelemään jopa 2 Mbps. Tämä vastaa hitaampia Internet-yhteyksiä. Koska Bluetooth sisältää kuitenkin myös pakkausstandardeja, se pystyy itse asiassa lähettämään saman tiedon nopeammin kuin vastaavanopeuksinen Wi-Fi tai muu langaton yhteys.

Pikonetit

Jopa kahdeksan laitetta voi muodostaa yhteyden yhteen Bluetooth-verkkoon. Kun Bluetooth-laite tulee Bluetooth-verkon 10 metrin kantamaan, se käy sähköistä keskustelua päälaitteen kanssa, joka ohjaa kaikkia Bluetooth-laitteita. Tämä tapahtuu automaattisesti, eikä se yleensä vaadi käyttäjän syöttöä. Bluetooth-verkko on henkilökohtainen verkko (PAN) tai pikoverko. Lisäksi samalla 10 metrin etäisyydellä voi olla kaksi Bluetooth-pikoverkkoa, koska kukin verkkojen laite tekee taajuushyppelyä toistensa häiritsemisen välttämiseksi.

Sähköinen keskustelu

Bluetooth-laitteiden sähköisen keskustelun aikana jokainen laite vaihtaa useita tietoja. Ensisijaisesti, kun valmistaja luo Bluetooth-laitteen, se antaa sille osoitteen. Kun laite tarvitsee yhteyden Bluetooth-verkkoon, se lähettää radiosignaaleja pyytääkseen vastausta muilta laitteilta, joilla on myös osoitteita. Muut laitteet, joilla on osoite, vastaavat samojen radiosignaalien mukaan ja muodostavat pikonetin.

Scatternet

Bluetooth-laitteiden taajuushyppelykyvyn ansiosta on mahdollista asettaa useita Bluetooth-pikoverkkoja lähekkäin ilman häiriöitä. Yhden pikoverkon isäntä on mahdollista tehdä orjaksi toisessa pikoverkossa. Tämä tarkoittaa, että nämä kaksi verkkoa voivat nyt toimia rinnakkain. Koska toinen verkko ohjaa ensimmäisen verkon isäntää, se pystyy ohjaamaan ensimmäistä verkkoa. Tämä yhteenliitettyjen pikoverkkojen järjestelmä on hajaverkko.

Suojaustilat

Langattomat yhteydet ovat tunnetusti heikompia kuin langalliset yhteydet. Bluetooth-verkoilla on kuitenkin useita suojaustasoja.

• Suojaustila 1 ei ole suojattu.
• Suojaustila 2 antaa hallinnan tietoturvapäällikölle, joka määrittää, mihin palveluihin ja laitteisiin se muodostaa yhteyden.
• Suojaustila 3 vaatii todennuksen ja salauksen kaikille yhteyksille.
• Suojaustila 4 antaa hallinnan tietoturvapäällikölle, mutta siinä on lisävaihtoehtoja suojaussääntöjen mukauttamiseen

Luottamuksellisuus

Koska mikä tahansa laite voi teoriassa vastaanottaa ja lukea Bluetooth-laitteiden käyttämiä radiosignaaleja, on tärkeää, että laitteet salaavat lähettämänsä tiedot. Salaustiloja on kolme, mutta vain kaksi mahdollistaa salauksen. Salaustila 1 tarkoittaa, että verkon tiedoissa ei ole salausta. Salaustila 2 käyttää yksittäisiä avaimia kullekin yksittäiselle laitteelle lähetettyjen tietojen salaamiseen. Salaustila 3 käyttää päälinkkiavainta kaiken verkkoon lähetetyn tiedon salaamiseen.

Palvelutasot ja luottamustasot

Muiden suojausvaihtoehtojen lisäksi Bluetooth sisältää myös ominaisuuksia kahdelle luottamustasolle ja kolmelle eri tasoiselle suojauspalvelulle. Bluetooth-laite on joko luotettu tai ei-luotettu. Yleensä luotetuilla laitteilla on yhteys toiseen laitteeseen ja niillä on täysi pääsy verkkoon. Verkko rajoittaa epäluotettavien laitteiden pääsyä palvelun suojaustason mukaan. Turvatasot vaihtelevat yhdestä kolmeen, joista yksi on turvallisin.

Turvallisuusriskit

Vaikka käytössä on monia turvatoimia, pahantahtoiset henkilöt voivat tiedustella Bluetooth-verkkoja ja sitten varastaa heidän tietonsa tai hallita niitä.

• Bluesnarfing pakottaa yhteyden Bluetooth-laitteeseen ja varastaa laitteen sisältämät tiedot. Se voi myös varastaa laitteen tunnistetiedot.
• Bluejacking tapahtuu, kun hyökkääjä lähettää viestejä Bluetooth-laitteeseen houkutellakseen laitteen omistajaa vastaamaan.
• Bluebugging käyttää virhettä laitteen laiteohjelmistossa ohjatakseen laitetta Bluetoothin kautta. Tämä antaa hyökkääjälle laitteen täyden hallinnan.
• Car Whisperers voi ohjata äänen virtausta Bluetooth-autoissa. He voivat lähettää ääntä kaiuttimien kautta tai vastaanottaa sen mikrofonin kautta.
• Palvelunesto on hyökkäys, joka tekee Bluetooth-liittymästä käyttökelvottoman ja kuluttaa laitteen akkua.
• Hämmentävät hyökkäykset käyttävät virheellistä tai outoa dataa, joka lähetetään Bluetooth-laitteen radioon nähdäkseen, kuinka laite reagoi.