Буквально несколько лет назад технология Bluetooth, кажущаяся сегодня вездесущей и незаменимой, чувствовала себя на IT-рынке достаточно неуверенно. Когда ей наконец удалось отвоевать себе место под солнцем, стали появляться прогнозы о ее вытеснении другими технологиями. Пришло время поговорить о том, насколько объективны претензии и какие позитивные сдвиги наблюдаются в совершенствовании технологии с выходом новой спецификации – Bluetooth v. 2.0 + EDR.
Прежде всего попытаемся оградить технологию Bluetooth от сравнения с WLAN – при определенной схожести данный беспроводный стандарт разрабатывался с целью минимизировать потребляемую чипом приемопередатчика мощность от батарей портативных устройств и в расчете на то, что дешевизна позволит имплантировать его практически в любое цифровое устройство. Поэтому зачастую та или иная претензия порождает вопрос к разработчику: «А уместен ли Bluetooth для организации данного сервиса в принципе?».
Подводя итог многолетнему опыту, разработчики называют шесть факторов проверки того, насколько применима технология Bluetooth для решения прикладных задач. Первый и основной гласит, что при всех достоинствах «синезубых» повышение удобства использования по сравнению с традиционным решением, «на проводах», – неосуществимая мечта.
Но бум Bluetooth-модулей уже не остановить. В числе причин этого – потребность в беспроводной связи между мобильными телефонами, все чаше оснащаемых аудиоустройствами с гарнитурой, желание прослушивать музыкальные коллекции, хранящиеся на ПК, через домашнюю Hi-Fi-систему либо смотреть DVD-фильм, надев беспроводные наушники. Так, на CeBIT 2005, кроме традиционных гарнитур, КПК и ноутбуков, были представлены новые категории продуктов, многие из которых предполагают поддержку трансляции аудиопотоков с высоким качеством в стереорежиме.
Таким образом, теперь конечному пользователю, выбирающему устройство с Bluetooth (в особенности по версиям до 1.2) как альтернативу традиционному способу решения той или иной задачи, приходится быть готовым, что время соединения может составить десяток секунд на поиск и обнаружение и еще десяток – на окончательное установление связи. При этом не следует ожидать эффективного QoS и полной защищенности от интерференции с беспроводными устройствами других стандартов, работающих в этом же частотном диапазоне.
При чрезмерном увеличении плотности техники с этим интерфейсом, например в рамках проекта цифрового дома, не исключена ситуация, когда в ячейку (пикосеть) потребуется одновременно объединить более семи ведомых устройств, подключенных к одному ведущему. Теоретически возможно создать объединенные сети-скаттернеты (от англ. scatternet) с суммарным количеством до 8×10=80 устройств, или до 72 периферийных ведомых устройств, однако проводить эксперимент на продуктах версий ниже 1.2 настоятельно не рекомендуем.
Имеются все основания «пошуметь» по поводу низкой скорости интерфейса в рамках спецификаций 1.х. Ведь в таких типовых приложениях, как, например, соединение в беспроводную псевдо-LAN нескольких компьютеров и ноутбуков, передача задания на принтер либо в процессе обмена файлами (цифровыми изображениями, фото, МР3 и другими) между мобильными телефонами, PDA и компьютерами желательны более высокие скорости, чем теоретические максимальные в асинхронном режиме 723,2/57,6 Kbps. Заметим, что и это значение приходится делить на число одновременно активных соединений, среди которых могут оказаться как критичные ко времени задержки, так и потоковые клиенты, требующие широкополосных каналов в режиме реального времени. Для полноты этой нерадостной картины добавим, что несмотря на все усилия квалификационной группы Bluetooth SIG (Special Interest Group), в вопросах полной совместимости устройств различных стандартов и производителей случаются осечки. Тут уместно будет вспомнить шутку об обладателях продуктов версий 1.0–1.0B: «Зоолог – это пользователь Bluetooth, постоянно и безуспешно решающий проблему межвидового спаривания».
Новый стандарт, новые надежды
Пути выхода из ситуации предложены в появившейся в конце прошлого года базовой спецификации «Bluetooth Core Specification Version 2.0 + Enhanced Data Rate», пришедшей на смену версии 1.2. Не пытаясь пересказать этот документ, занимающий более тысячи страниц, мы остановимся на некоторых его ключевых моментах.
Новый стандарт, являясь обратно совместимым с ранними спецификациями, фактически закрепил нововведения и исправил огрехи предыдущей версии. Он предусматривает увеличение скорости обмена информацией, снижение уровня энергопотребления и предлагает усовершенствованные сценарии использования. «Bluetooth v.2.0+EDR» описывает требования как к конечному устройству в целом, так и детализирует его на различных уровнях ядра беспроводного интерфейса: канальном (Radio и Baseband), менеджера установления и конфигурации соединения (Link Manager, LM), стека протоколов Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP), протокола обмена информацией о поддерживаемых сервисах Service Discovery Protocol (SDP) и профиля базовых операций Generic Access Profile (GAP).
Реализация расширения EDR предполагает стандартный набор дополнительных типов пакетов для обеспечения новых режимов 2 Mbps и 3 Mbps. Они создают предпосылку как минимум для утроения скорости работы интерфейса. Кроме того, на уровне соединения Link Manager посредством расширения стека L2CAP обеспечивается организация поддержки QoS соединения, полностью реализуемой только в среде устройств по последней версии. Снижение энергопотребления достигнуто за счет уточнения алгоритмов энергосбережения и исключения передачи целого ряда холостых и необязательных пакетов. Обращено внимание на параметр оценки качества беспроводной связи, привычный для других стандартов, – коэффициент BER, характеризующий вероятность возникновения ошибки при передаче бита информации. Наконец, существенно возросло число устройств, способных работать одновременно, – до 256, причем часть из них может использовать скоростные преимущества новой спецификации, а остальные – привычные для сегодняшнего дня скоростные параметры обмена по предыдущим версиям.
Что же касается излучаемой максимальной мощности, то в стандарте сохранено ранее принятое разделение на классы:
Class 3. Максимальная мощность 1 мВт (0 dBm) (10 м в открытом пространстве).
Class 2. Максимальная мощность 2,5 мВт (4 dBm), номинальная – 1 мВт (0 dBm), минимальная 0,25 мВт (-6 dBm), обеспечивающая связь до 20 м.
Class 1. Максимальная мощность 100 мВт (20 dBm), минимальная – 1 мВт (0 dBm), связь с однотипным устройством – порядка 100 м.
Устройства, относящиеся к последней категории по мощности, должны уметь управлять ею, начиная с +4 dBm (опционально – начиная с еще меньшего), что связано в первую очередь с необходимостью снижения энергопотребления и интерференционных помех при работе с другими устройствами на передачу. Возможности по контролю мощности реализуются на уровне обмена на канальном уровне с помощью команд LMP (Link Manager Protocol). Предусматривается, что связываемое устройство способно измерять RSSI (Received Signal Strength Indicator) и, возвращая его величину абоненту, предлагает изменить выходную мощность.
Первые впечатления
 |
| На сегодняшний день самым быстрым адаптером у MSI является BToes 2.0 (3X Faster) |
 |
| Кроме скорости, нужна максимальная дальность? Тогда – Star Key 2.0 (3X Faster) |
Расставив основные акценты, мы можем непосредственно переходить к устройствам, выполненным по новому стандарту. Первыми в нашей Тестовой лаборатории появились Bluetooth-брелоки от MSI – BToes 2.0 (3X Faster) и Star Key 2.0 (3X Faster).
Оба представляют собой USB-адаптеры, по заявлениям производителя, соответствующие Bluetooth v.2.0, благодаря чему способны работать в три раза быстрее, чем устройства, выполненные по спецификациям версий 1.1 и 1.2. Основным отличием между ними является максимальная излучаемая мощность – BToes относится к классу 2, Star Key – к классу 1. Единственное, что насторожило в перечне приведенных в документации параметров, это максимальное количество подключаемых устройств – всего семь.
Кроме уже ранее упоминавшихся профилей GAP (Generic Access Profile), SDAP (Service Discovery Profile) и SYP (Synchronization Profile), в числе поддерживаемых пользовательских входят: SPP (Serial Port Profile), DUN (Dial Up Networking Profile), FAX Profile, LAN Access и PAN-профиль, аудиообмена (HSP, Headset Profile), включая Audio Gateway и Headset, а также Advanced Audio Device Profile (AADP или A2DP).
Инсталляция устройств на ПК проходила без видимых сложностей, причем вместо уже имеющихся в Windows XP драйверов мы использовали ПО от Widcomm с инсталляционного CD. В дальнейшем обнаружилось, что такое решение оправданно: дополнительные фирменные средства лишь дополнили стандартные системные. Однако в данной версии драйверов обнаружилась досадная мелочь: в стандартном окне мониторинга сетевого интерфейса операционная система ошибочно посчитала, что максимально возможная скорость для наших Bluetooth-устройств не превысит 700 Kbps, в связи с чем для контроля за характером изменения трафика во времени пришлось использовать внешнюю программу мониторинга.
Обнаружение и соединение как между одинаковыми, так и разнотипными устройствами в офисных условиях на расстоянии 3 м и 5–6 м произошло достаточно быстро и беспроблемно. Однако для BToes 2.0 и Star Key 2.0, разнесенных на 8 м друг от друга, было замечено, что из пяти произведенных попыток (после каждой из них ключевые параметры предыдущей идентификации сбрасывались) в трех случаях процедура установления связи затягивалась, и после нескольких минут ожидания ее приходилось повторять.
Тестирование на производительность канала выполнялось для двух наиболее востребованных на практике режимов, симулирующих перенос файлов с одного клиентского устройства на другое с использованием профилей LAN и FTP.
В первом случае на дальности 3 м средняя скорость по результатам 50-кратной перезаписи тестового файла объемом 10 MB составила 1,43/1,41 Mbps (соответственно для пар Star Key 2.0 и BToes 2.0). С теми же объемом и типом тестовых файлов при копировании в режиме «передача данных» средняя скорость несколько снизилась – до 1,37/1,39 Mbps.
После увеличения расстояния до 6–7 м (для того чтобы по показаниям утилиты мониторинга сила сигнала менее мощной пары устройств стала средней между хорошей и удовлетворительной) тесты на скорость были повторены. Неожиданно BToes 2.0 с однотипным ему адаптером при выгрузке файлов в любом направлении показал лучший результат, чем в случае, когда место одного из них уступалось Star Key 2.0: 1,22 Mbps против 0,87 Mbps, причем во втором случае график обмена стал значительно более изрезанным. Непринципиально уменьшилась скорость обмена для пары класса 1 – 1,12 Mbps для LAN и 1,21 Mbps для FTP. Максимальная пиковая скорость, зарегистрированная в этой серии тестов, составила 1986 Kbps!
 |
| Пиковые значения скоростей обмена новых адаптеров достигали 2 Kbps! |
Отнеся устройства на расстояние свыше 8 м, мы смогли приступить к испытанию только более мощной пары. Однако связь внезапно оборвалась, и чтобы устройства вновь увидели друг друга, потребовалось вернуться на предыдущую позицию. В их защиту можно сказать лишь то, что в этой позиции и многие тестируемые ранее Wi-Fi-пары чувствовали себя не очень уютно. Правда, соединение полностью не разрывалось, а просто происходил переход на более низкую скорость обмена.
Таким образом, в ходе тестов с первыми устройствами стандарта Bluetooth по версии 2.0 нам не удалось воочию убедиться в трехкратном увеличении скорости обмена, однако ее удвоение в сравнении с аналогичными Bluetooth-модулями по предыдущим версиям зафиксировано. Субъективно также замечено, что как процедура начального обнаружения, так и восстановление сервиса предварительно спаренных устройств стали происходить быстрее.
В заключение коснемся вопроса безопасности Bluetooth, выходящего за рамки статьи. Конечно, интерфейс проектировался с оглядкой на современную действительность, когда информация может стоить очень дорого и ее передача по воздуху должна быть максимально безопасной. Bluetooth использует довольно изощренное шифрование передаваемых данных, и, на первый взгляд, изложенная в стандарте непростая многоуровневая схема, каждая ступенька в которой усилена алгоритмами предыдущей, должна обеспечить высокий уровень безопасности интерфейса. Однако у протокола есть свои недостатки. Не анализируя их, предлагаем несколько рекомендаций, уменьшающих риск оказаться объектом для начинающего хакера.
Во-первых, следует использовать длинные PIN-коды для аутентификации (максимальная длина, описанная в стандарте, – 16 символов), и если обеспечивается поддержка букв латинского алфавита, то нужно ею воспользоваться. Это снизит вероятность подбора кода за разумное время. Во-вторых, зная, что наиболее уязвимым является момент установления связи, когда происходит взаимное обнаружение устройств и их спаривание, не проводите эту процедуру в местах, где могут быть злоумышленники. При этом требуемый «радиус безопасности» должен быть не менее указанного в спецификациях в соответствии с классом устройства по мощности. В противном случае и ключ инициализации, и комбинированные ключи будут легкодоступны злоумышленнику. В-третьих, не стоит пренебрегать возможностью дополнительного шифрования трафика, опционально предусмотренного спецификациями.