Jaka jest różnica między bluetooth 4.0 a 4.1. Co to jest Bluetooth

Dom / Instalacja urządzenia
  • Technologie bezprzewodowe
  • Cześć.

    3 grudnia 2014 roku firma Bluetooth SIG oficjalnie ogłosiła specyfikację wersje Bluetooth 4.2.
    W komunikacie prasowym wskazano 3 główne innowacje:

    • zwiększenie szybkości odbioru i transmisji danych;
    • możliwość połączenia z Internetem;
    • poprawę prywatności i bezpieczeństwa.
    Główny punkt komunikatu prasowego: wersja 4.2 - idealna dla Internetu Rzeczy (IoT).
    W tym artykule chcę opowiedzieć, w jaki sposób wdrażane są te 3 punkty. Wszystkich zainteresowanych zapraszamy.

    Wszystko opisane poniżej dotyczy tylko BLE, chodźmy...

    1. Zwiększenie szybkości odbierania i przesyłania danych użytkownika.


    Główną wadą BLE była niska prędkość przesyłania danych. Chociaż jakkolwiek na to nie spojrzeć, BLE został pierwotnie wynaleziony, aby oszczędzać energię źródła zasilającego urządzenie. Aby oszczędzać energię, musisz kontaktować się sporadycznie i przesyłać trochę danych. Mimo wszystko cały Internet jest pełen oburzenia z powodu niskiej prędkości i pytań o możliwość jej zwiększenia, a także zwiększenia rozmiaru przesyłanych danych.

    Wraz z pojawieniem się wersji 4.2 Bluetooth SIG ogłosił 2,5-krotne zwiększenie prędkości transmisji i 10-krotne zwiększenie rozmiaru przesyłanego pakietu. Jak to osiągnęli?

    Powiem, że te 2 liczby są ze sobą powiązane, a mianowicie: prędkość wzrosła, ponieważ zwiększył się rozmiar przesyłanego pakietu.

    Spójrzmy na PDU (jednostkę danych protokołu) kanału danych:


    Każda jednostka PDU zawiera 16-bitowy nagłówek. Zatem ten nagłówek w wersji 4.2 różni się od nagłówka w wersji 4.1.

    Oto nagłówek wersji 4.1:

    A oto nagłówek wersji 4.2:

    Uwaga: RFU (Reserved for Future Use) – pole oznaczone tym skrótem jest zarezerwowane do przyszłego wykorzystania i wypełnione zerami.

    Jak widzimy, ostatnie 8 bitów nagłówka jest różnych. Pole Długość jest sumą długości ładunku i pola MIC (Message Integrity Check) znalezionego w PDU (jeśli to drugie jest włączone).
    Jeśli w wersji 4.1 pole „Długość” ma rozmiar 5 bitów, to w wersji 4.2 pole to ma rozmiar 8 bitów.

    Stąd łatwo wyliczyć, że pole „Długość” w wersji 4.1 może zawierać wartości z zakresu od 0 do 31, a w wersji 4.2 z zakresu od 0 do 255. Jeżeli odejmiemy długość pola MIC (4 oktety) z wartości maksymalnych otrzymujemy, że ładunek może wynosić odpowiednio 27 i 251 oktetów dla wersji 4.1 i 4.2. W rzeczywistości maksymalna ilość danych jest jeszcze mniejsza, ponieważ Ładunek zawiera również dane usług L2CAP (4 oktety) i ATT (3 oktety), ale nie będziemy tego rozważać.

    Tym samym rozmiar przesyłanych danych użytkownika wzrósł około 10-krotnie. Jeśli chodzi o prędkość, która z jakiegoś powodu wzrosła nie 10-krotnie, a tylko 2,5-krotnie, to nie możemy mówić o proporcjonalnym wzroście, bo wszystko zależy też od gwarancji dostarczenia danych, bo zagwarantowanie dostarczenia 200 bajtów to trochę trudniejsze niż 20.

    2. Możliwość podłączenia do Internetu.

    Być może najciekawszą innowacją jest to, dlaczego firma Bluetooth SIG ogłosiła, że ​​wersja 4.2 dzięki tej funkcji ulepszy Internet rzeczy (IoT).

    W wersji 4.1 L2CAP dodał tryb „Tryb kontroli przepływu w oparciu o kredyt LE”. Tryb ten pozwala na kontrolę przepływu danych za pomocą tzw. system oparty na kredytach. Osobliwością tego schematu jest to, że nie wykorzystuje on pakietów sygnalizacyjnych do wskazania ilości przesyłanych danych, ale żąda od innego urządzenia uznania za określoną ilość danych do przesłania, przyspieszając w ten sposób proces przesyłania. W takim przypadku za każdym razem, gdy strona odbiorcza odbierze ramkę, zmniejsza licznik ramek, a po osiągnięciu ostatniej ramki może przerwać połączenie.

    Na liście komend L2CAP pojawiły się 3 nowe kody:
    - Żądanie LE Credit Based Connection – żądanie połączenia zgodnie ze schematem kredytowym;
    - Odpowiedź LE Credit Based Connection – odpowiedź na połączenie w oparciu o schemat kredytowy;
    - LE Flow Control Credit – komunikat o możliwości otrzymania dodatkowych ramek LE.

    W pakiecie „Żądanie połączenia w oparciu o kredyt LE”


    znajduje się pole „Initial Credits” o długości 2 oktetów, wskazujące liczbę ramek LE, które urządzenie może wysłać na poziomie L2CAP.

    W pakiecie odpowiedzi „Odpowiedź na połączenie w oparciu o kredyt LE”


    to samo pole wskazuje liczbę ramek LE, które może wysłać inne urządzenie, a pole „Wynik” wskazuje również wynik żądania połączenia. Wartość 0x0000 oznacza sukces, inne wartości oznaczają błąd. W szczególności wartość 0x0004 wskazuje, że połączenie zostało odrzucone z powodu braku zasobów.

    Tym samym już w wersji 4.1 stało się możliwe przesyłanie dużej ilości danych na poziomie L2CAP.
    A teraz, niemal jednocześnie z wydaniem wersji 4.2, opublikowano:

    • usługa: „Usługa wsparcia IP” (IPSS).
    • Profil IPSP (Internet Protocol Support Profile), który definiuje obsługę transmisji pakietów IPv6 pomiędzy urządzeniami posiadającymi BLE.
    Głównym wymaganiem profilu dla poziomu L2CAP jest „LE Credit Based Connection”, które pojawiło się w wersji 4.1, co z kolei pozwala na przesyłanie pakietów z MTU >= 1280 oktetów (mam nadzieję, że wskazówka na rysunku jest jasne).

    W profilu zdefiniowano następujące role:
    - rola routera – używana dla urządzeń, które mogą trasować pakiety IPv6;
    - rola węzła (Node) – stosowana w przypadku urządzeń, które mogą jedynie odbierać lub wysyłać pakiety IPv6; mają funkcję wykrywania usług i mają usługę IPSS, która umożliwia routerom wykrywanie to urządzenie;

    Urządzenia z rolą routera, które muszą łączyć się z innym routerem, mogą pełnić rolę hosta.

    Co dziwne, transmisja pakietów IPv6 nie jest częścią specyfikacji profilu i jest określona w dokumencie IETF RFC „Transmisja pakietów IPv6 przez Bluetooth Low Energy”. W tym dokumencie wskazano kolejny interesujący punkt, a mianowicie, że podczas przesyłania pakietów IPv6 używany jest standard 6LoWPAN - jest to standard interakcji przy użyciu protokołu IPv6 w bezprzewodowych sieciach osobistych małej mocy w standardzie IEE 802.15.4.

    Spójrz na zdjęcie:


    Profil określa, że ​​protokoły IPSS, GATT i ATT są używane tylko do wykrywania usług, a GAP służy tylko do wykrywania urządzeń i ustanawiania połączenia.

    Ale ten podświetlony na czerwono oznacza po prostu, że transmisja pakietów nie jest uwzględniona w specyfikacji profilu. Dzięki temu programista może napisać własną implementację transmisji pakietowej.

    3. Większa prywatność i bezpieczeństwo.

    Jednym z obowiązków menedżera ds. bezpieczeństwa (SM) jest sparowanie dwóch urządzeń. W procesie parowania tworzone są klucze, które następnie służą do szyfrowania komunikacji. Proces parowania składa się z 3 faz:
    • wymiana informacji o metodach parowania;
    • generowanie kluczy krótkoterminowych (Short Term Key (STK));
    • wymiana kluczy.
    W wersji 4.2 faza 2 została podzielona na 2 części:
    • generowanie kluczy krótkoterminowych (Short Term Key (STK)) zwanych „parowaniem LE Leg”
    • generowanie kluczy długoterminowych (Long Term Key (LTK)) zwanych „LE Secure Connections”
    Do pierwszej fazy dodano jeszcze jedną metodę parowania: „Porównanie numeryczne”, która działa tylko z drugą opcją drugiej fazy: „LE Secure Connections”.

    W związku z tym oprócz 3 istniejących funkcji, w skrzynce narzędzi kryptograficznych menedżera bezpieczeństwa pojawiło się 5 kolejnych funkcji, a te 5 służą wyłącznie do obsługi nowego procesu parowania „LE Secure Connections”. Funkcje te generują:

    • LTK i MacKey;
    • zmienne potwierdzające;
    • zmienne sprawdzające uwierzytelnienie;
    • 6-cyfrowe liczby używane do wyświetlania na podłączonych urządzeniach.
    Wszystkie funkcje korzystają z algorytmu szyfrowania AES-CMAC z kluczem 128-bitowym.

    Tak więc, jeśli podczas parowania w drugiej fazie metodą „LE Legacy Parowanie” wygenerowane zostaną 2 klucze:

    • Klucz tymczasowy (TK): 128-bitowy klucz tymczasowy używany do generowania STK;
    • Klucz krótkoterminowy (STK): 128-bitowy klucz tymczasowy używany do szyfrowania połączenia
    następnie metodą „LE Secure Connections” generowany jest 1 klucz:
    • Klucz długoterminowy (LTK): 128-bitowy klucz używany do szyfrowania kolejnych połączeń.
    W wyniku tej innowacji otrzymaliśmy:
    • uniemożliwiając śledzenie, ponieważ Teraz, dzięki „Porównaniu numerycznemu”, możliwa jest kontrola możliwości połączenia się z Twoim urządzeniem.
    • poprawę efektywności energetycznej, ponieważ nie wymaga już dodatkowej energii do ponownego generowania kluczy przy każdym połączeniu.
    • Szyfrowanie zgodne ze standardami branżowymi w celu zapewnienia poufności danych.
    Choć może to zabrzmieć dziwnie, poprawiając bezpieczeństwo, poprawiliśmy efektywność energetyczną.

    4. Czy można już dotykać?


    Tak, mam.
    Firma NORDIC Semiconductor wydała „nRF51 IoT SDK”, który zawiera stos, biblioteki, przykłady i interfejsy API dla urządzeń serii nRF51. Obejmuje to:

    • chipy nRF51822 i nRF51422;
    • nRF51 DK;
    • klucz nRF51;
    • nRF51822 EK.
    Przez

    Wszystkie współczesne smartfony wyposażone są w Bluetooth czwartej generacji – niektóre mają wersję 4.0, inne 4.1, a jeszcze inne 4.2. Tymczasem wypuszczono piątą wersję „niebieskiego zęba”. W tym artykule porozmawiamy o jego przewagach nad Bluetooth 4.2 i o tym, jak te zalety zostaną zastosowane w praktyce.

    Dwa razy szybciej

    Dane poprzez Bluetooth 5. generacji będą teraz przesyłane z maksymalną prędkością6,25 MB/s - poprzednio 3,125 MB/s. To wciąż znacznie mniej niż w przypadku konkurentów przewodowych:

    • Apple Lightning – 60 MB/s
    • USB 2.0 – 60 MB/s
    • USB 3.0 – 625 MB/s
    • USB 3.1 – 1210 MB/s

    Ale właśnie dlatego są podłączone!

    W rezultacie prędkość synchronizacji wzrośnie inteligentny zegarek ze smartfonem, elementami Internetu Rzeczy ze sobą i z bazą.

    Cztery razy dalej

    Zwiększono zasięg w pomieszczeniach zamkniętychod 10 do 40 metrów, na ulicy - od 50 do 200 metrów.

    Na stadionie będzie można biegać bez smartfona w kieszeni. Zostaw go w plecaku, załóż słuchawki Bluetooth i biegnij – w kieszeni nic nie będzie wisiało. Być może to Twój telefon przeszkodził Ci w przebiegnięciu maratonu! To prawda, że ​​​​na 42 kilometrach 195 metrów s słuchawki bezprzewodowe nie możesz uciec.

    Być może Fabregas nie znalazł się w składzie, bo przeszkadzają mu słuchawki Bluetooth 4.2

    Zwiększony zakres działania jest szczególnie ważny przy organizacji Internetu Rzeczy. O ile starsze wersje Bluetooth w jakiś sposób wystarczały do ​​mieszkań, o tyle w dużym domu trzeba było pójść na kompromis. Teraz możesz łatwo umieścić jakiś element IoT na podwórku, z dala od reszty.

    Osiem razy więcej danych w kanałach nadawczych

    Aby Internet rzeczy mógł współpracować z urządzeniami Bluetooth innych firm bez wcześniejszego połączenia, potrzebne są kanały rozgłoszeniowe. W tym trybie możesz teraz przesłać więcej informacji:255 bajtów zamiast 31 w Bluetooth 4.2.

    Wyjaśnię na przykładzie, dlaczego potrzebne są kanały telewizyjne. Wyobraźmy sobie nowoczesny szpital, w którym wdrażany jest Internet Rzeczy. Przychodzi osoba i od razu przesyłana jest do niej informacja poprzez Bluetooth o tym, do jakiego urzędu ma się udać. Nic innego nie może dostać, bo nie jest w pełni podłączony do szpitalnego Internetu Rzeczy.

    Objętość tych informacji wynosi 31 bajtów, ponieważ używany jest Bluetooth 4.2. A w wersji 5 osoba otrzyma także nazwisko lekarza, przybliżony czas oczekiwania i numer telefonu głównego lekarza do składania reklamacji – rozmiar tych danych wynosi już 255 bajtów.

    Zużywa 2,5 razy mniej energii

    Wygląda na to, że wraz ze wzrostem prędkości i zasięgu Bluetooth 5 stanie się bardziej energochłonny. W rzeczywistości wszystko jest dokładnie odwrotnie - nowy standard znacznie bardziej ekonomiczne w zużyciu energii. W przypadku smartfonów z akumulatorami 3000 mAh pobór mocy przez Bluetooth 4.2 nie był krytyczny. W przypadku inteligentnych zegarków wzrost autonomii może być zauważalny, choć oczywiście trzeba to sprawdzić w praktyce.

    System połączenia szeregowego

    Skalowanie Internetu Rzeczy stanie się łatwiejsze dzięki nowemu systemowi połączeń szeregowych. Wcześniej każde urządzenie było podłączone do wspólnego urządzenia bazowego, ale teraz wystarczy podłączyć do sąsiedniego elementu.

    Pamiętajmy o fizyce!

    Może kiedyś doczekamy się miejskiego systemu IoT nie w obrębie mieszkania czy domu, ale całej dzielnicy, a nawet miasta? A bazować będzie na energooszczędnym i łatwo skalowalnym Bluetooth 5.

    Dlaczego jeszcze Bluetooth jest połączony z Internetem Rzeczy? Faktem jest, że elementy IoT są zbyt rozdrobnione: każdy producent robi coś (lub wszystko) inaczej. Bluetooth to jedna z rzeczy, która łączy je wszystkie. Jest stosowany w prawie wszystkich urządzeniach: telefonach, zegarkach, laptopach, samochodach i tak dalej.

    Nawiasem mówiąc, nowy standard jest wstecznie kompatybilny ze starszymi protokołami.

    Kiedy powinniśmy się tego spodziewać?

    Tak, już czekaliśmy. Cała niezbędna dokumentacja do rozwoju urządzeń i oprogramowania z Obsługa Bluetootha 5 pojawił się na oficjalnej stronie na początku roku, a pewnego dnia wypuszczono pierwsze smartfony z piątą wersją „blue-toba” – .

    Bluetooth 5 nie jest bynajmniej rewolucją, a raczej ewolucyjnym rozwojem technologii. Nowy standard jedynie poprawił wydajność poprzedniego, ale nie nauczył „niebieskiego zęba” robienia czegokolwiek nowego. Protokół 4.2 robi wszystko, co potrafi Bluetooth 5, tylko kilka razy gorzej.

    Pierwszy raz o przygotowaniu ciała Cooler Mistrz MasterCase H500P Mesh White został zapowiedziany podczas targów CES 2018. Teraz nowy mechanizm został oficjalnie zaprezentowany i dzisiaj trafi do sprzedaży w cenie 159,99 euro.

    Za określoną kwotę otrzymujesz dość stylową i pojemną obudowę wykonaną z połączenia stali, plastiku i hartowanego szkła. Parametry nowego produktu to 544 x 542 x 242 mm. Z łatwością mieści się w środku płyta główna typy E-ATX, ATX, microATX lub Mini-ITX z największa liczba 9 portów rozszerzeń (7 zwykłych poziomych i 2 do umieszczenia pionowego)

    Organizacja EVGA zdecydowała się zaktualizować zaprezentowaną w 2013 roku serię zasilaczy EVGA SuperNOVA G1 i wypuściła na rynek linię EVGA SuperNOVA G1+. Zawiera cztery opcje: EVGA SuperNOVA 650 G1+ (120-GP-0650), EVGA SuperNOVA 750 G1+ (120-GP-0750), EVGA SuperNOVA 850 G1+ (120-GP-0850) i EVGA SuperNOVA 1000 G1+ (120-GP- 1000). Moc każdego z nich zawarta jest w nazwie.

    Wszystkie nowe mechanizmy wykorzystują wysoce niezawodne japońskie kondensatory, całkowicie modułową konstrukcję, jedną mocną linię +12V, przetwornice DC-DC w obwodzie niskiego napięcia, wolnoobrotową i trwałą chłodnicę 135 mm na łożysku FDB oraz pełną gamę zabezpieczenia (OCP, OVP, OTP, OOP, SCP, UVP). ...

    Transcend ogłosił rychłą premierę nowych modułów pamięci DDR3. Wydanie będzie dostępne w dwóch modelach: zarejestrowany moduł DIMM 32 GB DDR3-1333 MHz i zarejestrowany moduł DIMM o bardzo niskim profilu 16 GB DDR3-1600 MHz. Moduły pamięci wyposażone są w czujniki temperatury, które usprawniają funkcje monitorowania. Obydwa modele oferują wystarczające możliwości rozbudowy administratorzy systemu i zapewnić im różnorodną funkcjonalność, zapewniając maksymalne częstotliwości pracy i sterowania systemem.

    Mniejszy model DDR3 o pojemności 16 GB jest idealny do stosowania w serwerach kasetowych i...


    Rok po zatwierdzeniu specyfikacji Bluetooth 4.1 organizacjaGrupa specjalnego zainteresowania Bluetooth (SIG) wprowadziła aktualizację 4.2. Bluetooth 4.2 zwiększył prędkość wymiany informacji pomiędzy Urządzenia Bluetooth Inteligentnie: rozmiar pakietów danych został zwiększony 10-krotnie, a wydajność wzrosła 2,5-krotnie.

    Rok po zatwierdzeniu specyfikacji Bluetooth 4.1 organizacja Grupa specjalnego zainteresowania Bluetooth (SIG) wprowadziła aktualizację 4.2. W Bluetooth 4.2 zwiększono prędkość wymiany informacji pomiędzy urządzeniami Bluetooth Smart: 10-krotnie zwiększono rozmiar pakietów danych, a wydajność 2,5-krotnie. Usprawniona praca z urządzeniami Internetu Rzeczy dzięki Profil obsługi protokołu internetowego (IPSP) obsługuje teraz łączenie się z Internetem bezpośrednio za pośrednictwem protokołu Zarządzanie urządzeniami IPv6/6LoWPAN i Bluetooth Smart.

    Innymi słowy, urządzenia będą mogły łączyć się bezpośrednio z Internetem poprzez punkt dostępowy lub router bez dodatkowych łączy i nadajników. Ponadto zapewniają wysoki stopień ochrony przed śledzeniem za pośrednictwem połączenia Bluetooth i szyfrowania danych. Jednostronny proces śledzenia nie jest już możliwy; wymagane jest potwierdzenie połączenia. Oczywiście obiecują zmniejszenie zużycia energii. Pierwsze produkty z Bluetooth 4.2 mogą pojawić się w pierwszej połowie 2015 roku.

    Źródło: Bluetooth

    Kirkland, Waszyngton – 03 grudnia 2014 r

    W tym tygodniu grupa Bluetooth Special Interest Group (SIG) oficjalnie przyjęła wersję 4.2 podstawowej specyfikacji Bluetooth. Kluczowe aktualizacje w wersji 4.2 poprawiają prywatność i zwiększają prędkość, a wkrótce ratyfikowany profil umożliwi łączność IP. Bluetooth 4.2 otwiera nowe możliwości dla programistów, producentów OEM i branży w zakresie zapewniania konsumentom lepszego doświadczenia użytkownika, tworząc jednocześnie niewyobrażalne wcześniej przypadki użycia.

    „Bluetooth 4.2 ma na celu dalsze uczynienie Bluetooth Smart najlepszym rozwiązaniem umożliwiającym połączenie całej technologii w Twoim życiu – od czujników osobistych po podłączony do domu. Oprócz ulepszeń samej specyfikacji, nowy profil znany jako IPSP umożliwia obsługę protokołu IPv6 dla Bluetooth, otwierając zupełnie nowe możliwości łączności urządzeń” – powiedział Mark Powell, dyrektor wykonawczy Bluetooth SIG. „Bluetooth Smart to jedyna technologia, która może skalować się wraz z rynkiem, zapewniać programistom elastyczność w zakresie innowacji i stanowić podstawę IoT”.

    Prywatność i bezpieczeństwo
    Bluetooth 4.2 wprowadza wiodące w branży ustawienia prywatności, które obniżają zużycie energii i opierają się na funkcjach bezpieczeństwa klasy rządowej specyfikacji Bluetooth. Nowe funkcje prywatności przywracają kontrolę w ręce konsumentów, utrudniając podsłuchującym śledzenie urządzenia za pośrednictwem połączenia Bluetooth bez pozwolenia. Na przykład, gdy robisz zakupy w sklepie detalicznym za pomocą beaconów, jeśli nie zezwolisz na interakcję beaconów z Twoim urządzeniem, nie będziesz mógł być śledzony.

    Prędkość
    Bluetooth 4.2 zwiększa szybkość i niezawodność przesyłania danych pomiędzy urządzeniami Bluetooth Smart. Zwiększając pojemność pakietów Bluetooth Smart, urządzenia przesyłają dane nawet 2,5 razy szybciej niż w poprzednich wersjach. Zwiększona prędkość przesyłania danych i pojemność pakietów zmniejszają ryzyko wystąpienia błędów transmisji i zmniejszają zużycie baterii, co skutkuje bardziej wydajnym połączeniem.

    Łączność z Internetem
    Opierając się na możliwościach udostępnionych wcześniej w technologii Bluetooth 4.1 i nowych funkcjach wprowadzonych w wersji 4.2, profil obsługi protokołu internetowego (IPSP) umożliwi czujnikom Bluetooth Smart bezpośredni dostęp do Internetu za pośrednictwem protokołu IPv6/6LoWPAN. Łączność IP umożliwia wykorzystanie istniejącej infrastruktury IP do zarządzania urządzeniami brzegowymi Bluetooth Smart. Jest to idealne rozwiązanie w przypadku podłączonych domów, które wymagają kontroli zarówno osobistej, jak i rozległej. Profil ten zostanie ratyfikowany do końca roku.

    Cześć.

    3 grudnia 2014 r. Firma Bluetooth SIG oficjalnie ogłosiła wersję 4.2 specyfikacji Bluetooth.
    W komunikacie prasowym wskazano 3 główne innowacje:

    • zwiększenie szybkości odbioru i transmisji danych;
    • możliwość połączenia z Internetem;
    • poprawę prywatności i bezpieczeństwa.

    Główny punkt komunikatu prasowego: wersja 4.2 - idealna dla Internetu Rzeczy (IoT).
    W tym artykule chcę opowiedzieć, w jaki sposób wdrażane są te 3 punkty. Wszystkich zainteresowanych zapraszamy.

    Wszystko opisane poniżej dotyczy tylko BLE, chodźmy...

    1. Zwiększenie szybkości odbierania i przesyłania danych użytkownika.

    Główną wadą BLE była niska prędkość przesyłania danych. Chociaż jakkolwiek na to nie spojrzeć, BLE został pierwotnie wynaleziony, aby oszczędzać energię źródła zasilającego urządzenie. Aby oszczędzać energię, musisz kontaktować się sporadycznie i przesyłać trochę danych. Mimo wszystko cały Internet jest pełen oburzenia z powodu niskiej prędkości i pytań o możliwość jej zwiększenia, a także zwiększenia rozmiaru przesyłanych danych.

    Wraz z pojawieniem się wersji 4.2 Bluetooth SIG ogłosił 2,5-krotne zwiększenie prędkości transmisji i 10-krotne zwiększenie rozmiaru przesyłanego pakietu. Jak to osiągnęli?

    Powiem, że te 2 liczby są ze sobą powiązane, a mianowicie: prędkość wzrosła, ponieważ zwiększył się rozmiar przesyłanego pakietu.

    Spójrzmy na PDU (jednostkę danych protokołu) kanału danych:


    Każda jednostka PDU zawiera 16-bitowy nagłówek. Zatem ten nagłówek w wersji 4.2 różni się od nagłówka w wersji 4.1.

    Oto nagłówek wersji 4.1:

    A oto nagłówek wersji 4.2:

    Uwaga: RFU (Reserved for Future Use) – pole oznaczone tym skrótem jest zarezerwowane do przyszłego wykorzystania i wypełnione zerami.

    Jak widzimy, ostatnie 8 bitów nagłówka jest różnych. Pole Długość jest sumą długości ładunku i pola MIC (Message Integrity Check) znalezionego w PDU (jeśli to drugie jest włączone).
    Jeśli w wersji 4.1 pole „Długość” ma rozmiar 5 bitów, to w wersji 4.2 pole to ma rozmiar 8 bitów.

    Stąd łatwo obliczyć, że pole „Długość” w wersji 4.1 może zawierać wartości z zakresu od 0 do 31, a w wersji 4.2 z zakresu od 0 do 255. Jeśli odejmiemy długość pola MIC (4 oktety) z wartości maksymalnych otrzymujemy, że ładunek może wynosić odpowiednio 27 i 251 oktetów dla wersji 4.1 i 4.2. W rzeczywistości maksymalna ilość danych jest jeszcze mniejsza, ponieważ Ładunek zawiera również dane usług L2CAP (4 oktety) i ATT (3 oktety), ale nie będziemy tego rozważać.

    Tym samym rozmiar przesyłanych danych użytkownika wzrósł około 10-krotnie. Jeśli chodzi o prędkość, która z jakiegoś powodu wzrosła 10-krotnie, ale tylko 2,5-krotnie, to nie możemy mówić o proporcjonalnym wzroście, bo wszystko zależy też od gwarancji dostarczenia danych, bo zagwarantowanie dostarczenia 200 bajtów to trochę trudniejsze niż 20.

    2. Możliwość podłączenia do Internetu.

    Być może najciekawszą innowacją jest to, dlaczego firma Bluetooth SIG ogłosiła, że ​​wersja 4.2 dzięki tej funkcji ulepszy Internet rzeczy (IoT).

    W wersji 4.1 L2CAP dodał tryb „Tryb kontroli przepływu w oparciu o kredyt LE”. Tryb ten pozwala na kontrolę przepływu danych za pomocą tzw. system oparty na kredytach. Osobliwością tego schematu jest to, że nie wykorzystuje on pakietów sygnalizacyjnych do wskazania ilości przesyłanych danych, ale żąda od innego urządzenia uznania za określoną ilość danych do przesłania, przyspieszając w ten sposób proces przesyłania. W takim przypadku za każdym razem, gdy strona odbiorcza odbierze ramkę, zmniejsza licznik ramek, a po osiągnięciu ostatniej ramki może przerwać połączenie.

    Na liście komend L2CAP pojawiły się 3 nowe kody:
    - Żądanie LE Credit Based Connection – żądanie połączenia zgodnie ze schematem kredytowym;
    - Odpowiedź LE Credit Based Connection – odpowiedź na połączenie w oparciu o schemat kredytowy;
    - LE Flow Control Credit – komunikat o możliwości otrzymania dodatkowych ramek LE.

    W pakiecie „Żądanie połączenia w oparciu o kredyt LE”


    znajduje się pole „Initial Credits” o długości 2 oktetów, wskazujące liczbę ramek LE, które urządzenie może wysłać na poziomie L2CAP.

    W pakiecie odpowiedzi „Odpowiedź na połączenie w oparciu o kredyt LE”


    to samo pole wskazuje liczbę ramek LE, które może wysłać inne urządzenie, a pole „Wynik” wskazuje również wynik żądania połączenia. Wartość 0x0000 oznacza sukces, inne wartości oznaczają błąd. W szczególności wartość 0x0004 wskazuje, że połączenie zostało odrzucone z powodu braku zasobów.

    Tym samym już w wersji 4.1 stało się możliwe przesyłanie dużej ilości danych na poziomie L2CAP.
    A teraz, niemal jednocześnie z wydaniem wersji 4.2, opublikowano:

    • usługa: „Usługa wsparcia IP” (IPSS).
    • Profil IPSP (Internet Protocol Support Profile), który definiuje obsługę transmisji pakietów IPv6 pomiędzy urządzeniami posiadającymi BLE.

    Głównym wymaganiem profilu dla poziomu L2CAP jest „LE Credit Based Connection”, które pojawiło się w wersji 4.1, co z kolei pozwala na przesyłanie pakietów z MTU >= 1280 oktetów (mam nadzieję, że wskazówka na rysunku jest jasne).

    W profilu zdefiniowano następujące role:
    - rola routera – używana dla urządzeń, które mogą trasować pakiety IPv6;
    - rola węzła (Node) – stosowana w przypadku urządzeń, które mogą odbierać lub wysyłać jedynie pakiety IPv6; posiadać funkcję wykrywania usług i posiadać usługę IPSS, która umożliwia routerom wykrycie tego urządzenia;

    Urządzenia z rolą routera, które muszą łączyć się z innym routerem, mogą pełnić rolę hosta.

    Co dziwne, transmisja pakietów IPv6 nie jest częścią specyfikacji profilu i jest określona w dokumencie IETF RFC „Transmisja pakietów IPv6 przez Bluetooth Low Energy”. W tym dokumencie wskazano kolejny interesujący punkt, a mianowicie, że podczas przesyłania pakietów IPv6 używany jest standard 6LoWPAN - jest to standard interakcji przy użyciu protokołu IPv6 w bezprzewodowych sieciach osobistych małej mocy w standardzie IEE 802.15.4.

    Spójrz na zdjęcie:


    Profil określa, że ​​protokoły IPSS, GATT i ATT są używane tylko do wykrywania usług, a GAP służy tylko do wykrywania urządzeń i ustanawiania połączenia.

    Ale ten podświetlony na czerwono oznacza po prostu, że transmisja pakietów nie jest uwzględniona w specyfikacji profilu. Dzięki temu programista może napisać własną implementację transmisji pakietowej.

    3. Większa prywatność i bezpieczeństwo.

    Jednym z obowiązków menedżera ds. bezpieczeństwa (SM) jest sparowanie dwóch urządzeń. W procesie parowania tworzone są klucze, które następnie służą do szyfrowania komunikacji. Proces parowania składa się z 3 faz:

    • wymiana informacji o metodach parowania;
    • generowanie kluczy krótkoterminowych (Short Term Key (STK));
    • wymiana kluczy.

    W wersji 4.2 faza 2 została podzielona na 2 części:

    • generowanie kluczy krótkoterminowych (Short Term Key (STK)) zwanych „parowaniem LE Leg”
    • generowanie kluczy długoterminowych (Long Term Key (LTK)) zwanych „LE Secure Connections”

    W związku z tym oprócz 3 istniejących funkcji, w skrzynce narzędzi kryptograficznych menedżera bezpieczeństwa pojawiło się 5 kolejnych funkcji, a te 5 służą wyłącznie do obsługi nowego procesu parowania „LE Secure Connections”. Funkcje te generują:

    • LTK i MacKey;
    • zmienne potwierdzające;
    • zmienne sprawdzające uwierzytelnienie;
    • 6-cyfrowe liczby używane do wyświetlania na podłączonych urządzeniach.

    Wszystkie funkcje korzystają z algorytmu szyfrowania AES-CMAC z kluczem 128-bitowym.

    Tak więc, jeśli podczas parowania w drugiej fazie metodą „LE Legacy Parowanie” wygenerowane zostaną 2 klucze:

    • Klucz tymczasowy (TK): 128-bitowy klucz tymczasowy używany do generowania STK;
    • Klucz krótkoterminowy (STK): 128-bitowy klucz tymczasowy używany do szyfrowania połączenia

    następnie metodą „LE Secure Connections” generowany jest 1 klucz:

    • Klucz długoterminowy (LTK): 128-bitowy klucz używany do szyfrowania kolejnych połączeń.

    W wyniku tej innowacji otrzymaliśmy:

    • uniemożliwiając śledzenie, ponieważ Teraz, dzięki „Porównaniu numerycznemu”, możliwa jest kontrola możliwości połączenia się z Twoim urządzeniem.
    • poprawę efektywności energetycznej, ponieważ nie wymaga już dodatkowej energii do ponownego generowania kluczy przy każdym połączeniu.
    • Szyfrowanie zgodne ze standardami branżowymi w celu zapewnienia poufności danych.

    Choć może to zabrzmieć dziwnie, poprawiając bezpieczeństwo, poprawiliśmy efektywność energetyczną.

    4. Czy można już dotykać?

    Tak, mam.
    Firma NORDIC Semiconductor wydała „nRF51 IoT SDK”, który zawiera stos, biblioteki, przykłady i interfejsy API dla urządzeń serii nRF51. Obejmuje to:

    • chipy nRF51822 i nRF51422;
    • nRF51 DK;
    • klucz nRF51;
    • nRF51822 EK.

    © 2024 ermake.ru - O naprawie komputerów PC - Portal informacyjny