Tìm hiểu về chuẩn ieee 802.15.1 (bluetooth)

TÌM HIỂU VỀ CHUẨN IEEE 802.15.1 (BLUETOOTH) GVHD: Mai Xuân Phú SVTH : Phan Văn Huân 11299781 Trần Hữu Thanh 11255961 Hoàng Ngọc Minh 11300841 Trần Thanh Tùng 11274391 Đỗ Thanh Tuấn 11248271 TRƯỜNG ĐHCN TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NỘI DUNG CHÍNH  GIỚI THIỆU VỀ BLUETOOTH Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp với nhau trong khoảng cách ngắn ở dải tần 2.40- 2.48 GHz. Bluetooth được thiết kế để thay thế dây cable giữa máy tính và các thiết bị truyền thông cá nhân, kết nối vô tuyến giữa các thiết bị điện tử với nhau. Bluetooth khi kích hoạt có thể tự định vị những thiết bị khác có chung công nghệ trong vùng xung quanh và bắt đầu kết nối với chúng. LỊCH SỬ BLUETOOTH Thuật ngữ "Bluetooth" (có nghĩa là "răng xanh") là tên của nhà vua Đan Mạch Danish Harald Blatand (910-985) người đã hợp nhất Đan Mạch và Norway Sự thống nhất giữa Computer và Telecom, giữa công nghệ máy tính và công nghệ truyền thông đa phương tiện Bluetooth được phát triển đầu tiên bởi Ericsson. Sau đó được chuẩn hoá bởi Bluetooth Special Interest Group (SIG) -phát hành vào ngày 20 tháng 5 năm 1999. Bluetooth còn gọi là IEEE 802.15.1. CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN. 2. 2001 Buetooth phát triển kit-XTND Access Blue SDK 3. 11/2003 Tốc độ truyền dữ liệu cao lên đến 721 kbps 4. 10/11/2004 Tốc độ truyền tải tăng từ 3 lên 10 lần. Enhanced Data Rate (EDR) (3.0 Mbps) 5. 26/07/2007 tăng cường tính bảo mật, công năng sử dụng, HID, QoS,… 6. 21/04/2009 hỗ trợ công nghệ radio mới Ultra-wideband (UWB) (480mbit/s) 7. Bluetooth 4.0 mới nhất chỉ dành cho các ứng dụng trong lĩnh vực y tế, chăm sóc sức khoẻ và an ninh 1.1 1.2 2.0 2.1 3.0 4.0 1.0 1.7/1999 Các chuyên gia SIG đưa ra kỹ thuật Bluetooth 1.0 ĐẶC ĐIỂM. Với các đặc điểm nổi trội, Bluetooth tỏ ra là một giao tiếp không dây thông minh và hiệu quả. Tương thích cao Tiêu thụ năng lượng thấp Dễ dàng phát triển ứng dụng An toàn và Bảo mật KỶ THUẬT BLUETOOTH Picotnet ? Scatternet ? Master unit ? Slaver unit ? THUẬT NGỮ DÙNG TRONG BLUETOOTH. Picotnet: Là tập hợp các thiết bị được kết nối thông qua kỹ thuật Bluetooth theo mô hình Ad-Hoc Scatternet: là 2 hay nhiều Piconet độc lập và không đồng bộ, các Piconet này kết hợp lại truyền thông với nhau Master unit : Master thiết lập đồng hồ đếm xung. quyết định số kênh truyền thông và kiểu bước nhảy (hopping) để đồng bộ tất cả các thiết bị trong cùng piconet mà nó đang quản lý. Slaver unit : Là các thiết bị còn lại trong piconet mà không là master. Có 3 dạng Slave trong một Piconet : Active, Stand by, Parked. Tối đa 7 Slave dạng Active và 255 Slave dạng Parked (Inactive) trong 1 Piconet. CẤU TRÚC GÓI TIN.Mỗi packet chứa 3 phần :Access Code (Mã truy cập), Header, Payload. Access code: Gồm 72 bits, dùng trong việc đồng bộ dữ liệu, định danh, báo hiệu. Header có 54 bits mang tác dụng định danh. Payload: Là phần chứa dữ liệu truyền đi, có thể thay đổi từ 0 tới 2744 bit/packet. Payload có thể là dữ liệu Voice hoặc data. CÁC TẦNG GIAO THỨC Bluetooth Radio Baseband Link Manager Protocol - LMP Logical Link Control and Adaptation Protocol – L2CAP Radio Frequency Communication – RFCOMM Service Discovery Protocol – SDP Telephony Control Protocol – TCP Adopted Protocols – AP CÁC TẦNG GIAO THỨC BLUETOOTH RADIO Tầng Bluetooth Radio là tầng thấp nhất trong lớp giao thức. Định nghĩa những yêu cầu cho bộ phận thu phát sóng hoạt động ở tần số 2.4GHz ISM (là băng tần không cần đăng ký dành riêng cho công nghiệp, khoa học và y tế). Sóng radio của Bluetooth được truyền đi bằng cách nhảy tần số, nghĩa là mọi packet được truyền trên những tần số khác nhau. Tốc độ nhảy nhanh giúp tránh nhiễu tốt. Frequency Hopping BASEBAND Baseband nằm ở tầng vật lý của Bluetooth. Quản lý những kênh truyền và liên kết vật lý tách biệt khỏi các dịch vụ khác như sửa lỗi, chọn bước nhảy và bảo mật. Baseband Protocol được cài đặt như là một Link Controller, cùng với Link Manager thực hiện những công việc ở mức thấp như kết nối, quản lý năng lượng. Việc quản lý các kết nối đồng bộ và không đồng bộ, các gói tin, thực hiện tìm kiếm và yêu cầu kết nối đến các thiết bị Bluetooth khác. LINK MANAGER PROTOCOL Link Manager thực hiện việc thiết lập kênh truyền, xác nhận hợp lệ và cấu hình kênh truyền. Tìm kiếm những LM khác và giao tiếp với chúng thông qua Link Manager Protocol. Link Manager dùng những dịch vụ do tầng Link Controller cung cấp để thực hiện vai trò của mình Các lệnh LMP bao gồm các PDU (Protocol Data Unit) được gửi từ thiết bị này sang thiết bị khác. HOST CONTROLLER INTERFACE Cung cấp giao diện cho phép các tầng bên trên điều khiển Baseband và LM, đồng thời cho phép truy cập đến trạng thái của phần cứng và các thanh ghi điều khiển. Host Controller Interface tồn tại trong 3 phần: Host – Transport layer – Host controller Mỗi phần đóng góp một vai trò khác nhau trong hệ thống HCI Logical Link Control and Adaptation Protocol Nằm trên giao thức băng tầng cơ sở (Baseband Protocol) và nằm ở tầng Data link L2CAP cung cấp dịch vụ hướng kết nối và phi kết nối cho các tầng giao thức bên trên. L2CAP có khả năng phân kênh (multiplexing), phân đoạn (segmentation) và tái tổ hợp (reassembly operation). L2CAP cho phép các giao thức ở các tầng trên và các ứng dụng truyền và nhận dữ liệu. Mỗi gói dữ liệu của L2CAP tối đa 64 kbytes RADIO FREQUENCY COMMUNICATION Giao thức RFCOMM cho phép giả lập cổng serial thông qua giao thức L2CAP RFCOMM dựa trên chuẩn ETSI TS 07.10. Chỉ có 1 phần qua chuẩn TS 07.10 được dùng và chỉnh sửa cho phù hợp với Bluetooth. RFCOMM hỗ trợ tối đa 60 kết nối. Một kết nối bao gồm 2 ứng dụng chạy trên 2 thiết bị riêng biệt Thiết bị 1: thiết bị đầu cuối như máy tính, máy in,… Thiết bị 2: thiết bị truyền dữ liệu như modem. SERVICE DISCOVERY PROTOCOL SDP cho phép các ứng dụng tìm kiếm những dịch vụ và thuộc tích của dịch vụ có trong thiết bị Bluetooth. SDP dùng mô hình request/response với mỗi thao tác bao gồm 1 request protocol data unit (PDU) và 1 response PDU. SDP có 3 dịch vụ chính: Service Record: là nơi chứa các thuộc tính của dịch vụ. Service Attribute: mô tả thuộc tính của dịch vụ. Service Class: cung cấp các định nghĩa cho các thuộc tính trong Service Record. TRẠNG THÁI CỦA THIẾT BỊ Có 4 trạng thái chính của 1 thiết bị Bluetooth trong 1 piconet: Inquiring device (inquiry mode):đang phát tín hiệu tìm thiết bị Inquiry scanning device (inquiry scan mode): nhận tín hiệu inquiry và trả lời. Paging device (page mode): phát tín hiệu yêu cầu kết nối. Page scanning device (page scan mode): nhận yêu cầu kết nối. CHẾ ĐỘ KẾT NỐI. Active mode: Thiết bị Bluetooth tham gia vào hoạt động của mạng. Sniff mode: là 1 chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị đang ở trạng thái active. thiết bị slave lắng nghe tín hiệu từ mạng với tần số giảm hay nói cách khác là giảm công suất. Hold mode: là 1 chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị đang ở trạng thái active. Đây là chế độ tiết kiệm năng lượng trung bình trong 3 chế độ tiết kiệm năng lượng. Park mode: là chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị vẫn còn trong mạng nhưng không tham gia vào quá trình trao đổi dữ liệu (inactive). Đây là chế độ tiết kiệm năng lượng nhất trong 3 chế độ tiết kiệm năng lượng. CÁC BƯỚC KẾT NỐI. Sử dụng kỹ thuật vấn tin và dò tìm để phát hiện và cảm biến. Mỗi thiết bị định kỳ phát đi một tập các gói vấn tin. Các nút lân cận sẽ phản hồi lại bằng gói tin đồng bộ nhảy tần. Giao thức khám phá dịch vụ (SDP – Service Discovery Protocol) tìm thông tin về loại hình dịch vụ khả dụng trên thiết bị đó để cho phép thiết lập một kết nối truy nhập dịch vụ đó. Thực hiện Inquiry cho phép 1 Unit phát hiện các Unit khác . Tiến trình Paging tạo kết nối. Unit nào thiết lập kết nối sẽ phải thực hiện tiến trình paging và tự động trở thành Master của kết nối. CÁC BƯỚC KẾT NỐI (TT). Trong tiến trình paging, có thể áp dụng vài chiến lược paging. Các vai trò của thiết bị trong Piconet là: Stand by : Không làm gì cả. Inquiry : Tìm thiết bị trong vùng lân cận. Paging :Kết nối với 1 thiết bị cụ thể. Connecting : Nhận nhiệm vụ. AN NINH VÀ BẢO MẬT Trong công nghệ hoặc những mặt khác thì vấn đề an toàn tuyệt đối có lẽ không bao giờ được đảm bảo… Có 3 mức độ trong vấn đề bảo mật chung (Generic Security) của Bluetooth. Cấp 1 - Không bảo mật (non-secure), mọi thiết bị đều có thể giao tiếp với thiết bị Bluetooth này. Cấp 2 - Bảo mật theo mức dịch vụ (service level enforced security), thiết bị sẽ kết nối sau đó mới xác thực. Cấp 3 - Bảo mật theo mức liên kết (link-level enforced security), nó sẽ không kết nối đến thiết bị trừ khi đã được xác thực. TẤN CÔNG BLUETOOTH Bluejacking :một người nào đó phát hiện ra thiết bị Bluetooth và sau đó gửi các thông tin nặc danh (thông tin quảng cáo, kinh doanh...). Bluebugging : hacker kết nối vào và thực hiện các lệnh từ xa vào các thiết bị như di động hoặc PDA-có thể gọi, gửi tin nhắn, hoặc thậm chí nghe trộm cuộc nói chuyện. Bluesnarfing: hacker cướp quyền truy cập, lấy thông tin về đối tác, lịch làm việc... GIẢI PHÁP NGĂN NGỪA. Tắt bluetooth khi không sử dụng hoặc chuyển qua dạng kết nối ẩn (Discoverable) Sử dụng PIN (Personal Information Numbers) với 8 kí tự hoặc nhiều hơn trong pair. Định kỳ kiểm tra trang Web của nhà cung cấp sản phẩm để cập nhật các phần mềm, bản sửa lỗi mới cho thiết bị. Đừng bao giờ nhận các tin nhắn Bluetooth hoặc các yêu cầu kết nối Bluetooth từ những người mà bạn không biết ,cẩn thận với những tập tin đính kèm trong thư. ỨNG DỤNG. Bluetooth được ứng dụng vào mọi lĩnh vực trong cuộc sống: Dễ dàng kết nối các thiết bị ngoại vi khác. Trao đổi file. In ấn. Truyền âm thanh, hình ảnh. ƯU ĐIỂM Truyền dữ liệu giữa các thiết bị không cần cáp. Sử dụng băng tần không cần đăng ký 2.4GHz. Không cần phải truyền thẳng. Khả năng bảo mật từ 8 đến 128 bits. Sử dụng ít năng lượng. Hỗ trợ 3 kênh thoại và 1 kênh dữ liệu. Giá thành thiết bị rẻ, truyền dữ liệu miễn phí. Thiết lập kết nối dễ dàng không cần access point. Khả năng kết nối point-point, point-multipoint. Được hỗ trợ bởi nhiều tập đoàn khổng lồ. NHƯỢC ĐIỂM Khoảng cách kết nối còn ngắn. Số lượng kết nối còn hạn chế Tốc độ truyền của Bluetooth không cao Bị nhiễu bởi một số thiết bị sử dụng sóng radio khác Hạn chế về kỹ thuật bảo mật CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE