دندان‌های شما هم آبی است؟

● نگاهی به استاندارد Bluetooth در تكنولوژی بی‌سیم
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 ۵ 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.
۵ 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 ۱ 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 كه بعضی‌ها در فارسی آن را به دندان آبی ترجمه كرده‌اند، استانداردی برای امواج رادیویی است كه كه برای ارتباطات بی‌سیم كامپیوترهای قابل حمل و نقل (مانند laptopها)، تلفن‌های همراه و وسایل الكترونیكی رایج استفاده می‌شوند. این امواج برای فاصله‌های نزدیك استفاده شده و برای ارتباطات بی‌سیم تكنولوژی ارزانی محسوب می‌شوند. به وسیله این تكنولوژی می‌توانید بین دو وسیله كه دارای این تكنولوژی باشند به صورت بی‌سیم پیغام، عكس یا كلاً هر اطلاعات دیگری را رد و بدل كنید. رادیوی Bluetooth در داخل یك میكروچیپ قرار دارد و در باند فركانسی ۴/۲ گیگاهرتزی عمل می‌كند. این تكنولوژی از سیستم Frequency Hoping Spread Spectrum استفاده می‌كند، كه سیگنال آن ۱۶۰۰ بار در ثانیه تغییر می‌كند كه كمك بزرگی برای جلوگیری از تداخل ناخواسته و غیرمجاز است.
علاوه بر این به وسیله نرم‌افزار كد شناسایی وسیله طرف مقابل چك می‌شود. بدین ترتیب می‌توان اطمینان حاصل كرد كه اطلاعات شما فقط به مقصد مورد نظر می‌رسد. این امواج با دو قدرت وجود دارند. سطح قدرت پایین‌تر كه محیط‌های كوچك (مثلاً داخل یك اتاق) و یا در نوع با قدرت بالاتر كه رنج متوسط (مثلاً كل یك خانه) را می‌تواند پوشش دهد. این سیستم هم برای ارتباط نقطه به نقطه و هم برای ارتباط یك نقطه با چند نقطه می‌تواند استفاده شود. دارای پهنای باند ۷۲۰Kbs و ۱۰ متر قدرت انتقال كه در صورت تقویت تا ۱۰۰ متر نیز قابل افزایش می‌باشد.
این تكنولوژی كه از سیستم گیرندگی و فرستندگی در جهت مناسب استفاده می‌كند، قادر است امواج رادیویی را از میان دیوار و دیگر موانع غیرفلزی عبور دهد. اگر امواج مزاحم دستگاه ثالثی باعث تداخل شود انتقال اطلاعات كند می‌شود ولی متوقف نمی‌شود.
● تاریخچه بلوتوث
فكر اولیه بلوتوث در شركت موبایل اریكسون در سال ۱۹۹۴ شكل گرفت. اریكسون كه یك شركت سوئدی ارتباطات راه دور است در آن زمان در حال ساخت یك ارتباط رادیویی كم‌مصرف و كم‌هزینه بین تلفن‌های همراه و یك گوشی بی‌سیم بود. كار مهندسی در سال ۱۹۹۵ شروع شد و فكر اولیه به فراتر از تلفن‌های همراه و گوشی‌های آنها توسعه یافت تا شامل همه انواع وسایل همراه شود.
با هدف ساخت شبكه‌های شخصی كوچك از وسایل مختلف در طول این زمان، اریكسون نام «بلوتوث» (یك پادشاه دانماركی) گرفت كه بین سال‌های ۹۴۰ و ۹۸۱ میلادی می‌زیست.
شاهِ هارالد در دوره حكومت خود كه یك وایكینگ بود، به طور صلح آمیز، دانمارك، سوئد جنوبی و نروژ شمالی را متحد كرد. این كار به او شهرت یك پادشاه ماهر در ارتباط و مذاكره را در تاریخ داد. برای اریكسون، اسم بلوتوث برای فناوری داده شده كه امیدوار بود بتواند به طور صلح‌آمیز وسایل مختلف را متحد كند، مناسب بود.
اریكسون می‌دانست كه اگر فقط یك شركت این استانداردها را حمایت كند، هرگز موفق نخواهد شد، به همین دلیل در سال ۱۹۹۸، اریكسون كه در آن سال به سونی اریكسون تبدیل شده بود یك موافقت‌نامه با IBM، اینتل، نوكیا و توشیبا امضا كرد و گروه Bluetooth SIG را به وجود آورند.
تشكیلات سازمان Bluetooth SIG یا Special Interest Group كه هدفش نظارت بر پیشرفت بلوتوث و عمومی ساختن آن بود، بعدها گسترده‌تر شد و شركت‌هایی نظیر ۳com، Lucent، مایكروسافت، موتورولا و بیش از ۲۰۰۰ كمپانی دیگر به این سازمان پیوستند. در حال حاضر قبل از اینكه یك كارخانه بتواند محصولی كه از تكنولوژی بی‌سیم Bluetooth استفاده می‌كند را وارد بازار كند، باید جواز آن را از دو جهت دریافت كند.
ابتدا محصول مورد نظر استانداردهایی لازم دارد كه بتواند با دستگاه‌های دیگر كه دارای تكنولوژی بی‌سیم Bluetooth هستند، ارتباط برقرار كند.دیگر اینكه باید مجوزهای قانونی لازم برای این سیستم چه در كشور سازنده و چه در كشوری كه محصول به فروش می‌رود را دریافت كند كه هماهنگ كننده بخش بین‌الملل این مجوزها بر عهده Bluetooth SIG است.
● بلوتوث چگونه كار می‌كند؟
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 ۲ 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 ۳ واتی را مخابره کنند. استفاده از امواج کم قدرت شعاع برد سیگنال‌های بلوتوث را به حدود ۱۰ 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 ۸ 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 ۷۹ 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 ۱۶۰۰ 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 ۰/۱ کار می‌کنند ۱ مگابایت در ثانیه است اما در استاندارد بلوتوث ۰/۲ اطلاعات می‌توانند با سرعت ۳ 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 ۴۵/۲ GHz است (دقیقا بین۴۰۲/۲ GHz تا ۴۸۰/۲ 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 ۳ مدل امنیتی کار کند: مدل ۱ که بدون امنیت است، مدل ۲ که در مرحله سرویس‌دهی و بعد از اینکه کانال ارتباطی پیدا شد، امنیت را برقرار می‌کند و مدل ۳ که در مرحله لینک و قبل از اینکه کانال ارتباطی پیدا شود، امنیت را ایجاد می‌کند. هر وسیله مبتنی بر بلوتوث یک آدرس ۴۸ بیتی منحصر به فرد دارد. رویه تأید، استفاده از کلیدهای متقارن و رمزنگاری با کلیدی ۱۲۸ 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 ۱۲۸ بیتی که به صورت كاتوره‌ای 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.
● جمع‌بندی
بررسی یك تكنولوژی مخابراتی و موفقیت یا عدم موفقیت آن وابسته به موارد بسیاری است كه مسلماً موفقیت تجاری در این بین اهمیت خاصی دارد. طبعاً نسخه‌های اولیه هر استانداردی با مشكلات فنی مواجه می‌شود كه بسیاری از آنها به مرور زمان و در نسخه‌های بعدی حل می‌شوند. اما اهمیت كار در زمان ارائه نمونه‌های تجاری از آن تكنولوژی است. به این معنی كه هر استانداردی نهایتاً قابل پیاده‌سازی است.
اما می‌بایست در زمان مناسب و با كمترین هزینه انجام گردد و در غیر این صورت امكان فروش محصولات با وجود رقیبان دیگر غیرممكن است كه این امر حتی می‌تواند باعث ورشكستگی شركت‌های پشتیبان گردد.
در مورد Bluetooth پیش‌بینی‌های اولیه حاكی از آن بود كه محصولات این استاندارد از سال ۲۰۰۰ وارد بازار شده و قیمت تراشه آن در این سال حدود ۲۰ دلار و تا سال ۲۰۰۲ حدود ۵ دلار و در سال ۲۰۰۵ كمتر از ۱ دلار باشد كه این پیش‌بینی‌ها به دلایل بسیاری با شكست مواجه شد. هرچند در حال حاضر نمونه‌های تجاری headsetها و پرت‌های USB رادیویی كه از این تكنولوژی استفاده می‌نمایند در بازار به وفور وجود دارد.
اما با توجه به حجم سرمایه‌گذاری و تبلیغات انجام شده، این تكنولوژی هنوز نتوانسته است جایگاه پیش‌بینی شده را برای خود فراهم نماید. شاید با تغییراتی كه در آن داده شده است (كه در قالب نسخه‌های IEEE ارائه شده‌اند) بتوان امید داشت كه در آینده مشكلی تحت عنوان لینك رادیویی برد كوتاه مطمئن و ارزان قیمت وجود نداشته باشد.

یاشار بهمند

منبع : اخبار فن‌آوری اطلاعات ایتنا