藍(lán)牙技術(shù)調(diào)研報(bào)告

1、*南大摩CENTRAL SOUTH UNIVERSITY課外研學(xué)調(diào)研報(bào)告題 目關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研學(xué)生姓名指導(dǎo)教師鄧曉衡學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)完成時(shí)間20120113摘要如今的信息時(shí)代，“無(wú)線”這個(gè)名詞已經(jīng)深入到生活和工作的各 個(gè)領(lǐng)域，越來(lái)越多的產(chǎn)品都用上了無(wú)線，其中的典型就是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和 無(wú)線通信。目前，作為新興無(wú)線通信技術(shù)的無(wú)線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)與無(wú) 線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)正在迅速發(fā)展。而作為WPAN主導(dǎo)技術(shù)的藍(lán)牙目的是 取代有線連接，能夠支持10 m范圍內(nèi)的700 kb/s數(shù)據(jù)或語(yǔ)音傳輸。藍(lán) 牙作為一種無(wú)線電的典型，在各類產(chǎn)品中應(yīng)用范圍廣泛，現(xiàn)已涉及到 辦公自動(dòng)化、家庭娛樂(lè)、

2、電子商務(wù)、工業(yè)控制、智能化建筑等方面， 而且應(yīng)用前景良好、發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)能夠提供比有線連 接更加自由的連接方式，被稱為個(gè)人通信技術(shù)領(lǐng)域的一次革命。為了 更好了解我們生活中的領(lǐng)先技術(shù)，改善我們的生活，跟上時(shí)代的腳步, 此次調(diào)研至關(guān)重要。本文將從藍(lán)牙的形成背景、發(fā)展歷程及現(xiàn)狀、基 本原理和特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用、存在的關(guān)鍵問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)等方面 對(duì)無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行粗略的介紹。關(guān)鍵詞：無(wú)線通信藍(lán)牙技術(shù)無(wú)線個(gè)域網(wǎng) 藍(lán)牙應(yīng)用目錄前言1第一章 藍(lán)牙技術(shù)的形成背景、發(fā)展歷程及現(xiàn)狀1形成背景1發(fā)展歷程1藍(lán)牙技術(shù)最初由愛(ài)立信創(chuàng)制1藍(lán)牙版本及版版1藍(lán)牙版本2藍(lán)牙版本2藍(lán)牙+EDR版本2藍(lán)牙+EDR版采2藍(lán)

3、牙+HS版本2藍(lán)牙版本3現(xiàn)狀3第二章 基本原理和特點(diǎn)4基本原理4"""斫解決的問(wèn)題4藍(lán)牙的解決方案4特點(diǎn)4第三章 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用6關(guān)鍵技術(shù)6IEEE 802. 11 b 標(biāo)準(zhǔn)6自適應(yīng)跳頻技術(shù)6應(yīng)用6第四章 存在的關(guān)鍵問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)8存在的關(guān)鍵問(wèn)題8發(fā)展趨勢(shì)9第五章結(jié)束語(yǔ)10參考文獻(xiàn)11前言近年來(lái)，因特網(wǎng)（Internet）技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為整個(gè)通信業(yè)高速發(fā) 展的兩大支柱。以Intei-net為代表的數(shù)據(jù)通信的普及，使得整個(gè)社會(huì)已經(jīng)步入了 網(wǎng)絡(luò)社會(huì)。移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，也已經(jīng)極大地改變了人們生活和工作方式。 人們?cè)谙硎苤苿?dòng)電話帶來(lái)方便的同時(shí)，逐漸出現(xiàn)了

4、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的需求，推動(dòng) 著Inteinet技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)一步緊密地集成。另外，隨著家用電子電器 的發(fā)展，無(wú)論在辦公室還是居室到處都布滿了各種各樣的電纜，而有線電纜卻有 相當(dāng)多的的固有缺點(diǎn)（如使用不便、連線頻出故障、各種電纜之間不通用等諸多 傷腦筋的問(wèn)題）。藍(lán)牙技術(shù)正是在此種情況下應(yīng)運(yùn)而生的。所謂藍(lán)牙技術(shù)，是一種低功率短距離的無(wú)線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代稱，其實(shí)實(shí)質(zhì) 是要建立通用的無(wú)線空中接口及其控制軟件的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)，、使通信和計(jì)算機(jī)進(jìn)一 步結(jié)合，使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備在沒(méi)有電線或電纜相互連接情況下，能在 近距離范圍內(nèi)具有互用、互操作的性能。一般來(lái)說(shuō)，它的鏈接范圍為lOcmlOm； 如果增加傳

5、輸功率的話，其鏈接范圍可以擴(kuò)展到100m。藍(lán)牙技術(shù)以無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)，工作在ISM頻段，在世界范圍 內(nèi)都可以自由使用o藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范中采用了一種Plonk and play的概念，其作 用是讓用戶只要在能建立連接的情況下都可以使用，而且是即時(shí)的。另外，藍(lán)牙 技術(shù)在關(guān)于安全性研究方面采用了獨(dú)特的跳頻技術(shù)，每隔一段時(shí)間就從一個(gè)頻率 跳到另一個(gè)頻率，這樣既能保障安全，又能減小干擾。本文主要從藍(lán)牙的形成背景、發(fā)展歷程及現(xiàn)狀、基本原理和特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng) 用、存在的關(guān)鍵問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)等方面對(duì)無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行粗略的介紹，并提出 一些個(gè)人的問(wèn)題。第一章藍(lán)牙技術(shù)的形成背景、發(fā)展歷程及現(xiàn)狀形成背景199

6、8年5月，愛(ài)立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司等五家著名廠商， 在聯(lián)合開(kāi)展短程無(wú)線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)時(shí)提出了藍(lán)牙技術(shù)，其宗旨是提供一 種短距離、低成本的無(wú)線傳輸應(yīng)用技術(shù)。這五家廠商還成立了藍(lán)牙特別興趣組， 以使藍(lán)牙技術(shù)能夠成為未來(lái)的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。芯片霸主Intel公司負(fù)責(zé)半導(dǎo)體芯 片和傳輸軟件的開(kāi)發(fā)，愛(ài)立信負(fù)責(zé)無(wú)線射頻和移動(dòng)電話軟件的開(kāi)發(fā)，IBM和東芝 負(fù)責(zé)筆記本電腦接口規(guī)格的開(kāi)發(fā)。1999年下半年，著名的業(yè)界巨頭微軟、摩托 羅拉、三康、朗訊與藍(lán)牙特別小組的五家公司共同發(fā)起成立了藍(lán)牙技術(shù)推廣組織, 從而在全球范圍內(nèi)掀起了一股“藍(lán)牙”熱潮。全球業(yè)界即將開(kāi)發(fā)一大批藍(lán)牙技術(shù) 的應(yīng)用產(chǎn)品，使藍(lán)牙

7、技術(shù)呈現(xiàn)出極其廣闊的市場(chǎng)前景，并預(yù)示著21世紀(jì)初將迎 來(lái)波瀾壯闊的全球無(wú)線通信浪潮。關(guān)于藍(lán)牙這個(gè)名字的由來(lái)還有一個(gè)小故事“藍(lán)牙”這名稱來(lái)自10世紀(jì) 的丹麥國(guó)王哈拉爾德(Harald Gormsson)的外號(hào)。出身海盜家庭的哈拉爾德統(tǒng)一 了北歐四分五裂的國(guó)家，成為維京王國(guó)的國(guó)王。由于他喜歡吃藍(lán)莓，牙齒常常被 染成藍(lán)色，而獲得“藍(lán)牙”的綽號(hào)，當(dāng)時(shí)藍(lán)莓因?yàn)轭伾之惖木壒时徽J(rèn)為是不適 合食用的東西，因此這位愛(ài)嘗新的國(guó)王也成為創(chuàng)新與勇于嘗試的象征。1998年, 愛(ài)立信公司希望無(wú)線通信技術(shù)能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而取名“藍(lán)牙”。發(fā)展歷程藍(lán)牙技術(shù)最初由愛(ài)立信創(chuàng)制1999年5月20日，索尼愛(ài)立信、IB英特爾、諾基亞及東芝等

8、業(yè)界龍頭創(chuàng)立 藍(lán)牙特別興趣組，制訂藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙版本及版本早期的和版本存在很多問(wèn)題，不同廠商的產(chǎn)品也互不兼容。同時(shí)，在兩 個(gè)裝置“握手”的過(guò)程中，藍(lán)牙硬件的位址會(huì)被傳送出去，在協(xié)定的層面上 不能做到匿名，有泄漏資料的危險(xiǎn)?！彼{(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE ,藍(lán)牙協(xié)議工作在 無(wú)需許可的ISM頻段。最高速度可達(dá)kb/s。為了避免干擾可能使用的其它協(xié) 議，藍(lán)牙協(xié)議將該頻段劃分成79條渠道，并且最多每秒可更換渠道1600次。藍(lán)牙版本2000年11月，SIG通過(guò)了藍(lán)牙版本，這是一個(gè)成功的操作藍(lán)牙版本， 更正了先前版本中出現(xiàn)的問(wèn)題。此版本中涉及的改變有以下幾個(gè)方面：在無(wú) 線電方面，版本升級(jí)了對(duì)無(wú)線電波的選擇范圍

9、；在IA方面，其改變主要包 括主從關(guān)系分類和關(guān)鍵字互換鏈接備用，這解決了由CVSD編碼器中混亂字 符產(chǎn)生的互通性問(wèn)題；在鏈接管理方面，鏈接管理部分在所有內(nèi)容中修改最 多，共有25處修改，這些修改包括對(duì)其他設(shè)備附屬傳送及相互電文鑒別的 阻止路徑。藍(lán)牙版本藍(lán)牙版本的發(fā)表，被SIG視為能夠讓藍(lán)牙產(chǎn)品更易于使用的具有里程碑 意義的技術(shù)，其相較于版本而言，主要加入了 4項(xiàng)新增功能：1)自適應(yīng)跳 頻；2)加入延伸同步連接導(dǎo)向信道技術(shù)；3)FasterConnection,加入FirstFHS 與Interlacedscan技術(shù)；4)向后兼容，確保其能兼容版本藍(lán)牙+EDR版本該版本是藍(lán)牙版本的改良版，主要有

10、五大改進(jìn)：3倍于藍(lán)牙版本的數(shù)據(jù) 傳輸速率；通過(guò)減少工作負(fù)載循環(huán)達(dá)到較低電力消耗；增加帶寬簡(jiǎn)化了多連 接模式；向后兼容早期藍(lán)牙設(shè)備；降低了比特誤差率BE.藍(lán)牙+EDR版本該版本是針對(duì)藍(lán)牙版本提出的改良版的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要修改包括2個(gè)方 面：改善裝置配對(duì)流程；具有更佳的省電效果藍(lán)牙+HS版本2009年4月藍(lán)版本標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，其名稱為+HS。使用了 AMP (genericalternatemAC/PHY)技術(shù)，其速度可以比得 上Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)透過(guò)與通訊協(xié)議的整合，安裝有藍(lán)牙模塊的終端不 僅可以被用在手持裝置間傳輸一些小檔案，而且連接DV、HDTV. PC 多媒 體隨身播放器、UPYC打印機(jī)

11、等不同的組合，都是+HS有可能被應(yīng)用的范圍。2010年4月20日，SIG表示，藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范已經(jīng)基本成型，藍(lán)牙包括 三個(gè)子規(guī)范，即傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速藍(lán)牙和新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)。藍(lán)牙的 改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類上。現(xiàn)狀目前，藍(lán)牙技術(shù)已獲得了全球認(rèn)可，世界各地的藍(lán)牙設(shè)備都可以與其鄰 近的藍(lán)牙設(shè)備連接。藍(lán)牙電子設(shè)備可以通過(guò)短距離的即時(shí)網(wǎng)絡(luò)(稱為微微網(wǎng)) 進(jìn)行無(wú)線連接和通信。每個(gè)設(shè)備最多可以在微微網(wǎng)中同時(shí)與七個(gè)其它設(shè)備進(jìn) 行通信。每個(gè)設(shè)備還可以同時(shí)屬于多個(gè)微微網(wǎng)。當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)入然后離開(kāi)無(wú) 線電鄰近區(qū)域時(shí)，微微網(wǎng)可在此期間自動(dòng)動(dòng)態(tài)建立?，F(xiàn)在，藍(lán)牙有超過(guò)1 0 億的無(wú)線用戶，其

12、中包括5億多使用無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)服務(wù)的用戶。第三代移 動(dòng)通信技術(shù)將為藍(lán)牙互聯(lián)提供更大的市場(chǎng)，藍(lán)牙互聯(lián)技術(shù)允許手機(jī)、便攜設(shè) 備、筆記本電腦和第三方的接入設(shè)備互相連接在一起。表1藍(lán)牙技術(shù)的基本指標(biāo)情況主要技術(shù)指 標(biāo)基本情況核心規(guī)格版 本版本+增強(qiáng)數(shù)據(jù)率(EDR), 2004年11月正式采用。版本+HS, 2009年4月正式發(fā)布。ISO協(xié)議層Bluetooth無(wú)線規(guī)格為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商提供了鏈路層和應(yīng)用層 定義，可以支持?jǐn)?shù)據(jù)和語(yǔ)音應(yīng)用。頻譜運(yùn)行于至波段，使用擴(kuò)頻跳頻全雙工信號(hào)，額定速率為1600 跳/秒。1SM波段在大多數(shù)國(guó)家都可用，且不需申請(qǐng)?jiān)S可證。傳輸范圍1類無(wú)線 電主要用于工業(yè)應(yīng)用案例-擁有100米或

13、300英 尺的作用范圍2類無(wú)線 電通常用于移動(dòng)設(shè)備-擁有10米或30英尺的作 用范圍3類無(wú)線 電最大范圍可達(dá)1米或3英尺功率最常用的2類無(wú)線電使用的功率。數(shù)據(jù)率版本+ EDR支持3 Mbps；版本+HS可支持24 Mbps第二章 基本原理和特點(diǎn)基本原理藍(lán)牙解決的問(wèn)題如果任意兩個(gè)設(shè)備需要相互“對(duì)話”，則在開(kāi)始“對(duì)話”之前，它們需要在 很多方面達(dá)成“協(xié)議”。首先是物理層：它們是通過(guò)線纜，還是通過(guò)某種形式的 無(wú)線信號(hào)進(jìn)行“對(duì)話”如果使用線纜，那么需要多少條，1條、2條、8條，還 是25條確定好物理特性后，還會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：（1）一次要發(fā)送多少數(shù)據(jù)例如，串行端口一次可發(fā)送1比特的數(shù)據(jù)，而并行端口 一次

14、可發(fā)送若干比特的數(shù)據(jù)。（2）它們將如何進(jìn)行“對(duì)話”參與電子“討論”的各方需要知道比特?cái)?shù)據(jù)的含 義，以及接收到的信息與發(fā)送的信息是否相同。這意味著需要開(kāi)發(fā)一組命令 和響應(yīng)，稱為“協(xié)議”。藍(lán)牙的解決方案藍(lán)牙主要應(yīng)用于以下兩個(gè)層上：它促成物理層達(dá)成協(xié)議，藍(lán)牙屬于無(wú)線電頻率標(biāo)準(zhǔn)。它不需要用戶干預(yù)，且 始終保持極低的傳輸功率。它促成協(xié)議層達(dá)成協(xié)議，產(chǎn)品必須就何時(shí)發(fā)送比特、一次發(fā)送多少比特，以 及如何讓對(duì)話各方確信接收信息與發(fā)送信息相同達(dá)成協(xié)議。特點(diǎn)1 .適用設(shè)備多藍(lán)牙技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是使眾多電信和計(jì)算機(jī)設(shè)備無(wú)須電纜就能聯(lián)網(wǎng)。例如， 如果把藍(lán)牙技術(shù)引入到移動(dòng)電話和膝上型電腦中，就可以去掉連接電纜而通過(guò)無(wú) 線

15、使其建立通信。打印機(jī)、PDA、桌上型電腦、傳真機(jī)、鍵盤(pán)、游戲操縱桿以及 所有其他的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。2 .工作頻段全球通用藍(lán)牙技術(shù)以無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)，工作在ISM頻段，該頻段用戶 不必經(jīng)過(guò)允許，在世界范圍內(nèi)都可以自由使用，這就消除了國(guó)界的障礙。3 .使用方便藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范中采用了 一種Plonk and play的概念，它有點(diǎn)類似即插即用。 這樣，用戶不必再需要學(xué)習(xí)如何安裝和設(shè)置，凡是潛入藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備一旦搜尋 到另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，馬上就可以建立聯(lián)系，利用相關(guān)的控制軟件，無(wú)需用戶干預(yù) 即可傳輸數(shù)據(jù)。4 .安全加密、抗干擾能力強(qiáng)為了避免干擾，藍(lán)牙技術(shù)特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和跳

16、頻方案，每隔一段時(shí)間就 從一個(gè)頻率跳到另一個(gè)頻率，不斷搜尋干擾比較小的信道。5 .多路多方向鏈接藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)器的鏈接距離可達(dá)10m,不限制在直線范圍內(nèi)，甚至設(shè)備不在 同一間房?jī)?nèi)也可以相互連接，并且可以連接多個(gè)設(shè)備，最多可 達(dá)7個(gè)，這就 可以把用戶身邊的設(shè)備都連接起來(lái)，形成一個(gè)個(gè)人領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)。第三章關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)IEEE 802. 11 b 標(biāo)準(zhǔn)它工作在GHz ,直接序列擴(kuò)頻，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11 Mb/s ,無(wú)須 直線傳播.支持的范圍在室外為300 m ,在辦公環(huán)境中最長(zhǎng)為100 m.使用 與以太網(wǎng)類似的連接協(xié)議和數(shù)據(jù)包確認(rèn)，來(lái)提供可靠的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡(luò)帶寬 的有效使用。自適應(yīng)跳頻技術(shù)

17、自適應(yīng)跳頻技術(shù)是建立在自動(dòng)信道質(zhì)量分析基礎(chǔ)上的一種頻率自適應(yīng)和功 率自適應(yīng)控制相結(jié)合的技術(shù)。他能使跳頻通信過(guò)程自動(dòng)避開(kāi)被干擾的跳頻頻點(diǎn)， 并以最小的發(fā)射功率、最低的被截獲概率，達(dá)到在無(wú)干擾的跳頻信道上長(zhǎng)時(shí)間保 持優(yōu)質(zhì)通信的目的。所謂頻率自適應(yīng)控制是在跳頻通信過(guò)程中，拒絕使用那些曾 經(jīng)用過(guò)但是傳輸不成功的跳頻頻率集中的頻點(diǎn)，即實(shí)時(shí)去除跳頻頻率集中被干擾 的頻點(diǎn)，使跳頻通信在無(wú)干擾的可使用的頻點(diǎn)上進(jìn)行，從而大大提高跳頻通信中 接收信號(hào)的質(zhì)量。糾錯(cuò)技術(shù)在藍(lán)牙技術(shù)中使用了三種糾錯(cuò)方案：1/3比例前向糾錯(cuò)碼（1/3FEC）、2/3 比例前向糾錯(cuò)碼（2/3FEC）和用于數(shù)據(jù)的自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）方式。1

18、/3比例 前向糾錯(cuò)碼是一種較簡(jiǎn)單的糾錯(cuò)碼方式，屬于重復(fù)碼，實(shí)現(xiàn)時(shí)對(duì)每位信息重復(fù)三 次。2/3比例前向糾錯(cuò)碼是一種（15, 10）精簡(jiǎn)的漢明碼表示方法，用于部分分 組。使用ARQ方式，在一個(gè)時(shí)隙中傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個(gè)時(shí)隙得到確認(rèn)（或超時(shí)） 信息。只有數(shù)據(jù)在接收端通過(guò)了報(bào)頭錯(cuò)誤檢測(cè)和循環(huán)冗余檢測(cè)，被認(rèn)為無(wú)錯(cuò)后， 才向發(fā)送端反回確認(rèn)信息；否則，返回一個(gè)錯(cuò)誤信息。微微網(wǎng)藍(lán)牙支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，其最基本的網(wǎng)絡(luò)組成是微微網(wǎng)。微微網(wǎng) 是通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)連接起來(lái)的一種微型網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)主設(shè)備（Master）和若干個(gè)從 設(shè)備（Slave）組成，且從設(shè)備最多為7臺(tái)。主設(shè)備負(fù)責(zé)通信協(xié)議的動(dòng)作，而從 設(shè)備則受控于

19、主設(shè)備。一個(gè)微微網(wǎng)可以是2臺(tái)相連的設(shè)備，也可以是8臺(tái)連在一起的設(shè)備，所有設(shè)備單元均采用同一跳頻序列。主從設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示3）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（b）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)圖1微微網(wǎng)中主從設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖藍(lán)牙給每個(gè)微微網(wǎng)都提供了特定的跳轉(zhuǎn)模式，因此，它允許大量的微微網(wǎng)同 時(shí)存在。同一區(qū)域內(nèi)，多個(gè)微微網(wǎng)互聯(lián)形成了分散網(wǎng)。不同的微微網(wǎng)信道有不同 的主單元，因而存在不同的跳轉(zhuǎn)模式。安全性藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線傳輸特性使它非常容易受到攻擊，因此，安全機(jī)制在藍(lán)牙技 術(shù)中顯得尤為重要。雖然藍(lán)牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術(shù)已經(jīng)提供了一定的安全保 障，但藍(lán)牙技術(shù)仍然需要在應(yīng)用層和鏈路層上提供安全措施。該措施將用于對(duì)等 環(huán)境，即藍(lán)牙系統(tǒng)每個(gè)單元中

20、設(shè)備的匹配和加密規(guī)則都將以同樣的方法實(shí)現(xiàn)。在 鏈路層，藍(lán)牙的使用四個(gè)參數(shù)來(lái)保證系統(tǒng)的安全性：每個(gè)用戶唯一的48位地址、 用戶的128位驗(yàn)證密鑰、用戶的8128位加密密鑰、設(shè)備產(chǎn)生的一個(gè)128位隨 機(jī)數(shù)RANDo藍(lán)牙的低層安全是通過(guò)基帶和鏈路管理中的鑒權(quán)、匹配和加密完成的。鑒權(quán)基于“競(jìng)爭(zhēng)-應(yīng)答”算法，是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它允許用戶為個(gè) 人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)信任域°校驗(yàn)器發(fā)送一個(gè)LMP-au-rand PDU分組給請(qǐng)求者, 該P(yáng)DU （協(xié)議數(shù)據(jù)單元）分組含有一個(gè)隨機(jī)數(shù)。請(qǐng)求者根據(jù)獲取的分組計(jì)算出應(yīng) 答值，然后將應(yīng)發(fā)回給校驗(yàn)器，驗(yàn)證應(yīng)答值是否正確。當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備無(wú)共用鏈接字時(shí)，則基于個(gè)人識(shí)

21、別碼PIN和隨機(jī)數(shù)創(chuàng)建初始化字 Kinit,這一過(guò)程為匹配。Kinit字在校驗(yàn)器向請(qǐng)求者發(fā)出LMP-in-rand時(shí)創(chuàng)建, 然后進(jìn)行鑒權(quán)，共計(jì)算過(guò)程基于Kinit字，而不是鏈接字。通過(guò)鑒權(quán)后，鏈接字 即被創(chuàng)建。加密被用來(lái)保護(hù)連接中的個(gè)人信息，密鑰由程序的高層來(lái)管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié) 議和應(yīng)用程序，可以為用戶提供一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制，需要注意的是，加密字節(jié) 全不同于鑒權(quán)字。鑒權(quán)字具有靜態(tài)性，而一旦建立加密字，就由運(yùn)行在藍(lán)牙設(shè)備 上的具體應(yīng)用，來(lái)決定什么時(shí)候和是否需要修改加密字。應(yīng)用1 .居家現(xiàn)代家庭與以往的家庭有許多不同之處。在現(xiàn)代技術(shù)的幫助下，越來(lái)越多的 人開(kāi)始了居家辦公，生活更加隨意而高效。通過(guò)使用

22、藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品，人們可以免 除居家辦公電纜纏繞的苦惱。鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、打印機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、耳機(jī)和揚(yáng)聲 器等均可以在PC環(huán)境中無(wú)線使用，這不但增加了辦公區(qū)域的美感，還為室內(nèi)裝 飾提供了更多創(chuàng)意和自由。2 .工作過(guò)去的辦公室因各種電線糾纏不清而非?；靵y，現(xiàn)在，通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙技術(shù), 辦公室里再也看不到凌亂的電線，整個(gè)辦公室也像一臺(tái)機(jī)器一樣有條不紊地高 效運(yùn)作。PDA可與計(jì)算機(jī)同步以共享日歷和聯(lián)系人列表，外圍設(shè)備可直接與計(jì) 算機(jī)通信，員工可通過(guò)藍(lán)牙耳機(jī)在整個(gè)辦公室內(nèi)行走時(shí)接聽(tīng)電話，所有這些都 無(wú)需電線連接。啟用藍(lán)牙的設(shè)備還能夠創(chuàng)建自己的即時(shí)網(wǎng)絡(luò)，讓用戶能夠共享 演示稿或其它文件，不受兼容性或電子郵件訪問(wèn)的限

23、制。Bluetooth設(shè)備能方 便地召開(kāi)小組會(huì)議，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與其它辦公室進(jìn)行對(duì)話，并將干擦白板上的 構(gòu)思傳送到計(jì)算機(jī)。3 .生活目前藍(lán)牙技術(shù)在日常生活中應(yīng)用最廣的就是在支持藍(lán)牙的手機(jī)通話設(shè)備 上，如手機(jī)藍(lán)牙耳機(jī)，車載免提藍(lán)牙，使駕駛更安全；使用藍(lán)牙耳機(jī)，還有一 個(gè)我們絕對(duì)不能忽視的好處：健康！4 .娛樂(lè)玩游戲、聽(tīng)音樂(lè)、結(jié)交新朋、與朋友共享照片，越來(lái)越多的消費(fèi)者希望能 夠方便即時(shí)地享受各種娛樂(lè)活動(dòng)，而又不想再忍受電線的束縛。藍(lán)牙無(wú)線技術(shù) 是唯一一種能夠真正實(shí)現(xiàn)無(wú)線娛樂(lè)的技術(shù)。內(nèi)置了藍(lán)牙技術(shù)的游戲設(shè)備，讓您 能夠在任何地方與朋友展開(kāi)游戲競(jìng)技-在地下通道、在飛機(jī)場(chǎng)或在起居室中。 由于不需任何電線，

24、玩家能夠輕松地發(fā)現(xiàn)對(duì)方，甚至可以匿名查找然后開(kāi)始令 人愉快的游戲。第四章 存在的關(guān)鍵問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)存在的關(guān)鍵問(wèn)題盡管藍(lán)牙技術(shù)現(xiàn)在的應(yīng)用還算廣泛，但其仍處于快速發(fā)展階段，面臨著 許多亟待解決的問(wèn)題，有以下：1 .安全性問(wèn)題藍(lán)牙設(shè)備在通信時(shí)，都需進(jìn)行鑒權(quán)和加密，雖然規(guī)范中嚴(yán)格定義了安全機(jī)構(gòu)， 但仍有不足。如當(dāng)設(shè)備A與設(shè)備B和設(shè)備C同時(shí)通信，如果這兩條通信鏈路均采 用A的BDADDR作為鏈路地址，這是B有了 A的單元地址，在與A通信時(shí)可以冒 充C,在與C通信時(shí)可以冒充A,這樣就給安全帶來(lái)了問(wèn)題。2 .能源消耗攻擊現(xiàn)在的藍(lán)牙技術(shù)大多數(shù)采用電池供電，為了節(jié)約能源，均采用了節(jié)能機(jī)制， 在不通信時(shí)進(jìn)入休眠狀

25、態(tài)?！澳茉聪墓簟蹦康木褪瞧茐墓?jié)能機(jī)制，如不斷的 發(fā)送連接請(qǐng)求使設(shè)備無(wú)法進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)，達(dá)到消耗能源的目的。目前，對(duì)這種攻 擊還沒(méi)有有效的方法制止。3 . Wi-Fi與藍(lán)牙的干擾問(wèn)題藍(lán)牙與Wi-Fi共處于的ISM頻段，如果二者在重登頻段同時(shí)通信將會(huì)產(chǎn)生干 擾。為了減少干擾，現(xiàn)在有以下四個(gè)方案：1）改變頻帶分配規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。2）禁止在一種環(huán)境下使用另一種技術(shù)。3）技術(shù)層次解決方案。4）頻帶解決方案。4 .基于大規(guī)模散射網(wǎng)的PAN現(xiàn)在的藍(lán)牙規(guī)范大多強(qiáng)調(diào)單個(gè)微微網(wǎng)的應(yīng)用，而對(duì)多個(gè)微微網(wǎng)組成的散射 網(wǎng)缺乏討論。在大規(guī)模散射網(wǎng)的PAN中，要考慮的安全復(fù)雜性大大增加，其中 存在許多的技術(shù)挑戰(zhàn)。5 .藍(lán)牙互操作性問(wèn)題藍(lán)牙未蓬勃發(fā)展，互操作性不理想是原因之一。由于藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)生不久。 版本雖有所改進(jìn)，但許多不確定性問(wèn)題仍然存在，廠商根據(jù)本身的要求開(kāi)發(fā)設(shè) 備，造成互操作性問(wèn)題。SDP和HCI的很好實(shí)現(xiàn)，是解決胡操作性問(wèn)題的關(guān)鍵 之一。6 .測(cè)試問(wèn)題藍(lán)牙的測(cè)試仍然是藍(lán)牙技術(shù)的難點(diǎn)之一，測(cè)試還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙認(rèn) 證測(cè)試概念對(duì)于測(cè)試設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)是開(kāi)放的，不同的制造商具有不同的測(cè)試 實(shí)驗(yàn)，至今協(xié)議測(cè)試系統(tǒng)的確認(rèn)還沒(méi)有定義。發(fā)展趨勢(shì)藍(lán)牙技術(shù)未來(lái)的發(fā)展主要在于實(shí)現(xiàn)更加安全、快速的出傳輸，另外，在考慮 市場(chǎng)方