catalogue   1. 蓝牙概念 蓝牙(Bluetooth)是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换(使用2.4~2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波)。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为RS232数据线(短程串口)的替代方案。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题如今蓝牙由蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group，简称SIG)管理。蓝牙技术联盟在全球拥有超过25000家成员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。IEEE将蓝牙技术列为IEEE 802.15.1，但如今已不再维持该标准。蓝牙技术联盟负责监督蓝牙规范的开发，管理认证项目，并维护商标权益。制造商的设备必须符合蓝牙技术联盟的标准才能以"蓝牙设备"的名义进入市场。蓝牙技术拥有一套专利网络，可发放给符合标准的设备 蓝牙的波段为2400–2483.5MHz(包括防护频带)。这是全球范围内无需取得执照(但并非无管制的)的工业、科学和医疗用(ISM)波段的2.4 GHz短距离无线电频段蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过79个指定的蓝牙频道分别传输数据包。每个频道的频宽为1 MHz。蓝牙4.0使用2 MHz 间距，可容纳40个频道。第一个频道始于2402 MHz，每1 MHz一个频道，至2480 MHz。有了适配跳频(Adaptive Frequency-Hopping，简称AFH)功能，通常每秒跳1600次最初，高斯频移键控(Gaussian frequency-shift keying，简称GFSK)调制是唯一可用的调制方案。然而蓝牙2.0+EDR 使得 π/4-DQPSK和 8DPSK 调制在兼容设备中的使用变为可能。运行GFSK的设备可以以基础速率(Basic Rate，简称BR)运行，瞬时速率可达1Mbit/s。增强数据率(Enhanced Data Rate，简称EDR)一词用于描述π/4-DPSK 和 8DPSK 方案, 分别可达2 和 3Mbit/s。在蓝牙无线电技术中，两种模式(BR和EDR)的结合统称为"BR/EDR射频"蓝牙是基于数据包、有着"主从架构"的协议。一个主设备至多可和同一网域中的七个从设备通讯。所有设备共享主设备的时钟。分组交换基于主设备定义的、以312.5µs为间隔运行的基础时钟。两个时钟周期构成一个625µs的槽，两个时间隙就构成了一个1250µs的缝隙对。在单槽封包的简单情况下，主设备在双数槽发送信息、单数槽接受信息。而从设备则正好相反。封包容量可长达1、3、或5个时间隙，但无论是哪种情况，主设备都会从双数槽开始传输，从设备从单数槽开始传输 0x1: 功率射程 （ 蓝牙是一个标准的无线通讯协议，基于设备低成本的收发器芯片，传输距离近、低功耗。由于设备使用无线电(广播)通讯系统，他们并非是以实际可见的线相连，然而准光学无线路径则必须是可行的。射程范围取决于功率和类别，但是有效射程范围在实际应用中会各有差异 0x2: 数据吞吐量 有效射程因传输条件、材料覆盖、生产样本的变化、天线配置和电池状态有关。多数蓝牙应用是为室内环境而设计的，由于墙的衰减和信号反射造成的信号衰落会使得射程远小于蓝牙产品规定的射程范围。多数蓝牙应用是由电池供电的2类设备，无论对方设备是1类或2类，射程差异均不明显，因为射程范围通常取决于低功率的设备(木桶效应)。某些情况下，当2类设备连接到一个敏感度和发射功率都高于典型的2类设备的1类收发器上时，数据链的有效射程可被延长。然而多数情况下，1类设备与2类设备的敏感度是相近的。两个敏感度和发射功率都较高的1类设备相连接，射程可远高于一般水平的100m，取决于应用所需要的吞吐量。有些设备在开放的环境中的射程能够高达1km甚至更高蓝牙核心规范规定了最小射程，但是技术上的射程是由应用决定、且是无限的。制造商可根据实际的用例调整射程 0x3: 应用场景 要使用蓝牙无线技术，设备必须能够解译某些蓝牙配置文件，蓝牙配置文件定义了可能的应用，并规定了蓝牙设备之间通信的一般行为。这些配置文件包括对通信参数和控制的最初设定。配置文件能够节约在双向链路起效之前重新发送参数的时间。广泛的蓝牙配置文件描述很多不同种类的应用或设备用例 0x4: 版本更替 1.1版本 1.2版本 2.0 + EDR版本 2.1 + EDR版本 3.0 + HS版本 4.0版本 4.1版本 4.2版本 Relevant Link:   2. 配对和连接 0x1: 实施 0x2: 配对机制 在蓝牙2.1版本推出安全简易配对(Secure Simple Pairing)之后，配对机制有了很大的改变 1. 旧有配对 这是蓝牙2.0版及其早前版本配对的唯一方法。每个设备必须输入PIN码；只有当两个设备都输入相同的PIN码方能配对成功。任何16-比特的 UTF-8字符串都能用作PIN码。然而并非所有的设备都能够输入所有可能的PIN码 2. 安全简易配对(SSP) 这是蓝牙2.1版本要求的，尽管蓝牙2.1版本的也许设备只能使用旧有配对方式和早前版本的设备互操作。 安全简易配对使用一种公钥密码学(public key cryptography)，某些类型还能防御中间人(man in the middle，简称MITM)攻击。SSP 有以下特点 0x3: 蓝牙主从模块 Relevant Link:   3. 机密安全性 蓝牙拥有机密性、完整性和基于SAFER+分组密码的定制算法的密钥导出。蓝牙密钥生成通常基于蓝牙PIN，这是双方设备都必须输入的。如果一方设备(如耳机、或类似用户界面受限的设备)有固定PIN，这一过程也可能被修改。配对过程中，初始密钥或主密钥通过E22算法生成。 E0流密码也用于加密数据包、授权机密性，它是基于公共加密的、也就是之前生成的链路字或主密钥。这些密钥可用于对通过空中接口传输的数据进行后续加密，密钥有赖于双方或一方设备中输入的PIN 0x1: 风险 蓝牙技术有它的优势，但它易遭受基于通信协议的网络攻击 0x2: Bluejacking Bluejacking是指用户通过蓝牙无线技术向对方不知情的用户发送图片或信息。常见的应用包括短信息，比如“你被Bluejack了”。Bluejacking不涉及设备上任何数据的删除或更改。Bluejacking可能涉及取得对移动设备的无线控制和拨打属于Bluejack发起者的付费电话 Relevant Link:    4.  蓝牙协议分类 0x1: HFP(Hands-free Profile) HFP(Hands-free Profile)，让蓝牙设备可以控制电话，如接听、挂断、拒接、语音拨号等，拒接、语音拨号要视蓝牙耳机及电话是否支持 0x2: HSP HSP 描述了 Bluetooth 耳机如何与计算机或其它 Bluetooth 设备(如手机)通信。连接和配置好后，耳机可以作为远程设备的音频输入和输出接口，这是最常用的配置，为当前流行支持蓝牙耳机与移动电话使用。它依赖于在64千比特编码的音频/s的CVSD的或PCM以及AT命令从GSM 07.07的一个子集，包括环的能力最小的控制，接听来电，挂断以及音量调整典型的使用情景是使用无线耳机与手机进行连接。可能会使用HSP的若干设备类型：耳机、手机、PDA、个人电脑、手提电脑 0x3: A2DP A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile(蓝牙音频传输模型协定)，A2DP是能够采用耳机内的芯片来堆栈数据，达到声音的高清晰度。有A2DP的耳机就是蓝牙立体声耳机。声音能达到44.1kHz，一般的耳机只能达到8kHz。如果手机支持蓝牙，只要装载A2DP协议，就能使用A2DP耳机了。还有一般所说的技术参数提到蓝牙V1.0 V1.1 V1.2 V2.0——这些是指蓝牙的技术版本，是指通过蓝牙传输的速度，他们是否支持A2DP具体要看蓝牙产品制造商是否使用这个技术 0x4: AVRCP 0x5: OPP 蓝牙通信程序部分需采用用于设备之间传输数据对象OPP Profile: Object Push Profile由于OPP profile又细分为OPPC (client)端和OPPS(server)端profile，这两个profile区别在于只有client端可以发起数据传输的过程，但是附件设备与手机通信的情景中，既有手机发起数据传输请求也有设备侧发起传输请求的需要，所以要在设备中实现OPPC和OPPS两个profile 0x6: PBAP 电话号码簿访问协议(Phonebook Access Profile) Relevant Link:   5. 蓝牙协议栈 蓝牙协议规范遵循开放系统互连参考模型(OSI/RM),从低到高地定义了蓝牙协议堆栈的各个层次。SIG所定义的蓝牙技术规范的目的是使符合该规范的各种应用之间能够实现互操作。互操作的远端设备需要使用相同的协议栈，不同的应用需要不同的协议栈。但是，所有的应用都要使用蓝牙技术规范中的数据链路层和物理层 0x1: 协议栈架构 完整的蓝牙协议栈如下图所示，不是任何应用都必须使用全部协议，而是可以只使用其中的一列或多列 蓝牙的核心协议由基带，链路管理，逻辑链路控制与适应协议和服务搜索协议等4部分组成 除上述协议层外，规范还定义了主机控制器接口(HCI)，它为基带控制器、连接管理器、硬件状态和控制寄存器提供命令接口，HCI位于L2CAP的下层，但HCI也可位于L2CAP上层蓝牙核心协议由SIG制定的蓝牙专用协议组成。绝大部分蓝牙设备都需要核心协议(加上无线部分)，而其他协议则根据应用的需要而定。总之，电缆替代协议、电话控制协议和被采用的协议在核心协议基础上构成了面向应用的协议 1. 蓝牙核心协议介绍 2. 电缆替代协议(RFCOMM) RFCOMM是基于ETSI-07.10规范的串行线仿真协议。它在蓝牙基带协议上仿真RS-232控制和数据信号，为使用串行线传送机制的上层协议(如OBEX)提供服务 3. 电话控制协议 4. 选用协议 0x2: 用户模式及协议栈(应用层协议) 1. 文件传输模式 文件传输模式提供两终端间的数据通信功能，可传输后缀为.xls、.ppt、.wav、.jpg和.doc的文件等，以及完整的文件夹、目录或多媒体数据流等，提供远端文件夹浏览功能 Relevant Link:   Copyright (c) 2016 LittleHann All rights reserved