کامپیوترها، سیستم‌های بازی 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 روش‌های ارتباطی 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. حتی 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!!

زندگی بلوتوثی!
این
صحنه‌ای از زندگی شما با وجود فناوری 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 چیست؟
Bluetooth
که بعضی‌ها در فارسی آن را به دندان آبی ترجمه کرده‌اند، استانداردی برای
امواج رادیویی است که که برای ارتباطات بی‌سیم کامپیوترهای قابل حمل و نقل
(مانند laptopها)، تلفن‌های همراه و وسایل الکترونیکی رایج استفاده
می‌شوند. این امواج برای فاصله‌های نزدیک استفاده شده و برای ارتباطات
بی‌سیم تکنولوژی ارزانی محسوب می‌شوند.
به وسیله این تکنولوژی
می‌توانید بین دو وسیله که دارای این تکنولوژی باشند به صورت بی‌سیم
پیغام، عکس یا کلاً هر اطلاعات دیگری را رد و بدل کنید. رادیوی Bluetooth
در داخل یک میکروچیپ قرار دارد و در باند فرکانسی 4/2 گیگاهرتزی عمل
می‌کند. این تکنولوژی از سیستم Frequency Hoping Spread Spectrum استفاده
می‌کند، که سیگنال آن 1600 بار در ثانیه تغییر می‌کند که کمک بزرگی برای
جلوگیری از تداخل ناخواسته و غیرمجاز است.
علاوه بر این به وسیله
نرم‌افزار کد شناسایی وسیله طرف مقابل چک می‌شود. بدین ترتیب می‌توان
اطمینان حاصل کرد که اطلاعات شما فقط به مقصد مورد نظر می‌رسد. این امواج
با دو قدرت وجود دارند.
سطح قدرت پایین‌تر که محیط‌های کوچک (مثلاً
داخل یک اتاق) و یا در نوع با قدرت بالاتر که رنج متوسط (مثلاً کل یک
خانه) را می‌تواند پوشش دهد. این سیستم هم برای ارتباط نقطه به نقطه و هم
برای ارتباط یک نقطه با چند نقطه می‌تواند استفاده شود. دارای پهنای باند
720Kbs و 10 متر قدرت انتقال که در صورت تقویت تا 100 متر نیز قابل افزایش
می‌باشد.
این تکنولوژی که از سیستم گیرندگی و فرستندگی در جهت مناسب
استفاده می‌کند، قادر است امواج رادیویی را از میان دیوار و دیگر موانع
غیرفلزی عبور دهد. اگر امواج مزاحم دستگاه ثالثی باعث تداخل شود انتقال
اطلاعات کند می‌شود ولی متوقف نمی‌شود.

تاریخچه بلوتوث
فکر
اولیه بلوتوث در شرکت موبایل اریکسون در سال 1994 شکل گرفت. اریکسون که یک
شرکت سوئدی ارتباطات راه دور است در آن زمان در حال ساخت یک ارتباط
رادیویی کم‌مصرف و کم‌هزینه بین تلفن‌های همراه و یک گوشی بی‌سیم بود. کار
مهندسی در سال 1995 شروع شد و فکر اولیه به فراتر از تلفن‌های همراه و
گوشی‌های آنها توسعه یافت تا شامل همه انواع وسایل همراه شود. با هدف ساخت
شبکه‌های شخصی کوچک از وسایل مختلف در طول این زمان، اریکسون نام «بلوتوث»
(یک پادشاه دانمارکی) گرفت که بین سال‌های 940 و 981 میلادی می‌زیست.
شاهِ
هارالد در دوره حکومت خود که یک وایکینگ بود، به طور صلح آمیز، دانمارک،
سوئد جنوبی و نروژ شمالی را متحد کرد. این کار به او شهرت یک پادشاه ماهر
در ارتباط و مذاکره را در تاریخ داد. برای اریکسون، اسم بلوتوث برای
فناوری داده شده که امیدوار بود بتواند به طور صلح‌آمیز وسایل مختلف را
متحد کند، مناسب بود. اریکسون می‌دانست که اگر فقط یک شرکت این
استانداردها را حمایت کند، هرگز موفق نخواهد شد، به همین دلیل در سال
1998، اریکسون که در آن سال به سونی اریکسون تبدیل شده بود یک موافقت‌نامه
با IBM، اینتل، نوکیا و توشیبا امضا کرد و گروه Bluetooth SIG را به وجود
آورند.
تشکیلات سازمان Bluetooth SIG یا Special Interest Group که
هدفش نظارت بر پیشرفت بلوتوث و عمومی ساختن آن بود، بعدها گسترده‌تر شد و
شرکت‌هایی نظیر 3com، Lucent، مایکروسافت، موتورولا و بیش از 2000 کمپانی
دیگر به این سازمان پیوستند. در حال حاضر قبل از اینکه یک کارخانه بتواند
محصولی که از تکنولوژی بی‌سیم Bluetooth استفاده می‌کند را وارد بازار
کند، باید جواز آن را از دو جهت دریافت کند. ابتدا محصول مورد نظر
استانداردهایی لازم دارد که بتواند با دستگاه‌های دیگر که دارای تکنولوژی
بی‌سیم Bluetooth هستند، ارتباط برقرار کند.
دیگر اینکه باید مجوزهای
قانونی لازم برای این سیستم چه در کشور سازنده و چه در کشوری که محصول به
فروش می‌رود را دریافت کند که هماهنگ کننده بخش بین‌الملل این مجوزها بر
عهده Bluetooth SIG است.

بلوتوث چگونه کار می‌کند؟
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).

امنیت 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 کاتوره‌ای 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.

جمع ‌بندی
بررسی
یک تکنولوژی مخابراتی و موفقیت یا عدم موفقیت آن وابسته به موارد بسیاری
است که مسلماً موفقیت تجاری در این بین اهمیت خاصی دارد. طبعاً نسخه‌های
اولیه هر استانداردی با مشکلات فنی مواجه می‌شود که بسیاری از آنها به
مرور زمان و در نسخه‌های بعدی حل می‌شوند.
اما اهمیت کار در زمان ارائه
نمونه‌های تجاری از آن تکنولوژی است. به این معنی که هر استانداردی
نهایتاً قابل پیاده‌سازی است. اما می‌بایست در زمان مناسب و با کمترین
هزینه انجام گردد و در غیر این صورت امکان فروش محصولات با وجود رقیبان
دیگر غیرممکن است که این امر حتی می‌تواند باعث ورشکستگی شرکت‌های پشتیبان
گردد.
در مورد Bluetooth پیش‌بینی‌های اولیه حاکی از آن بود که محصولات
این استاندارد از سال 2000 وارد بازار شده و قیمت تراشه آن در این سال
حدود 20 دلار و تا سال 2002 حدود 5 دلار و در سال 2005 کمتر از 1 دلار
باشد که این پیش‌بینی‌ها به دلایل بسیاری با شکست مواجه شد. هرچند در حال
حاضر نمونه‌های تجاری headsetها و پرت‌های USB رادیویی که از این تکنولوژی
استفاده می‌نمایند در بازار به وفور وجود دارد.
اما با توجه به حجم
سرمایه‌گذاری و تبلیغات انجام شده، این تکنولوژی هنوز نتوانسته است جایگاه
پیش‌بینی شده را برای خود فراهم نماید. شاید با تغییراتی که در آن داده
شده است (که در قالب نسخه‌های IEEE ارائه شده‌اند) بتوان امید داشت که در
آینده مشکلی تحت عنوان لینک رادیویی برد کوتاه مطمئن و ارزان قیمت وجود
نداشته باشد.

برگرفته ازhttp://www.persianforum.net