تکنولوژی بلوتوث چیست و چگونه کار می‌کند؟

جهان به طور فزاینده‌ای به یکدیگر متصل شده است و فن‌آوری‌های زیادی برای ارتباط با دوستان و خانواده در اختیار بشر قرار گرفته است. یکی از رایج‌ترین این فن‌آوری‌ها، بلوتوث است که می‌توان آن را در اکثر دستگاه‌هایی که استفاده می‌کنیم پیدا کرد. می‌توان گفت بلوتوث یکی از محبوب‌ترین استانداردهای بی‌سیم برای تبادل داده در فواصل کوتاه است و از آنجایی که ایمنی در آن رعایت می‌شود, عنصری مهم در دنیای پیشرفته‌ی تکنولوژی و فن‌آوری ارتباطات بدل شده است. بلوتوث عملکردهای فوق‌العاده‌ای دارد؛ با این حال انقدر برای کاربران عادی شده است که دیگر کسی به روش کار این تکنولوژی فکر نمی‌کند. ما در این مطلب ایساج تصمیم داریم در مورد تکنولوژی بلوتوث (Bluetooth Technology) و نحوه‌ی عملکرد آن نکاتی را بیان کنیم.

تکنولوژی بلوتوث چیست؟

اکثر افراد با نحوه‌ی عملکرد بلوتوث آشنا هستند و از آن به طور معمول برای اتصال آیفون به ایرپاد یا اتصال به بلندگو و غیره استفاده می‌کنند. بلوتوث به زبان ساده، نوعی تکنولوژی است که امکان تبادل اطلاعات بین دستگاه‌ها را در فواصل کوتاه امکان‌پذیر می‌سازد. آنچه باعث قطع امواج بلوتوث می‌شود این است که این امواج نمی‌توانند فواصل زیاد را طی کنند و مدام فرکانس‌ها را تغییر می‌دهند. بیشتر دستگاه‌هایی که با این تکنولوژی کار می‌کنند دارای محدوده‌ی اتصال حداکثر 9 متری (30 فوت) هستند و اگر موانعی مانند دیوار در میان باشد این فاصله کاهش پیدا می‌کند.

تکنولوژی بلوتوث برای اتصال دستگاه‌های نزدیک به هم مانند اتصال آیفون به ایرپاد یا ارسال تصاویر در فواصل کوتاه و غیره بکار برده می‌شود.

(از مطلبی که در مورد فضای ذخیره سازی ابری نوشته‌ایم، بازدید کنید.)

تاریخچه‌ی تکنولوژی بلوتوث – از امواج مادون قرمز تا فن‌آوری Bluetooth

بلوتوث در دهه‌ی 1990 توسط اریکسون (Ericsson) توسعه یافت و نام آن از پادشاه قرن 10 دانمارک هارالد بلوتوث گرفته شده که دانمارک و نروژ را متحد کرده بود. لوگوی بلوتوث نیز ترکیبی از حروف ᚼ و ᛒ از خط رونی است که حروف اول نام هارالد بلوتوث است. این نام که در واقع توسط یک مهندس اینتل پیشنهاد شده بود نشان‌دهنده‌ی هدف تبدیل شدن به یک استاندارد واحد برای انواع تجهیزات الکترونیکی مانند تلفن، رایانه و لوازم جانبی مختلف است.

زمانی که از کابل‌های داده مانند USB برای همگام‌سازی اطلاعات بین کامپیوتر و دستیار دیجیتالی شخصی (PDA) استفاده می‌شد، مادون قرمز (infrared) یک گزینه‌ی بی‌سیم بود. با این حال infrared نیاز به مسیر دید داشت؛ به این معنی که باید دو دستگاه را در حین انتقال داده به یکدیگر نزدیک می‌کردند. اما bluetooth امواج خود را در تمام جهات ارسال می‌کرد و حداکثر حدود 10 متر بُرد داشت که از این نظر مزیت محسوب می‌شد. با این حال در ابتدا این فاصله کمتر بود و سرعت انتقال داده‌ها نیز بسیار پایین بود و نسخه‌ی 1.0 بلوتوث تنها 721 کیلوبایت بر ثانیه سرعت داشت!

 اولین تلفن مجهز به بلوتوث در سال 2000 رونمایی شد؛ گوشی اریکسون T36.

(مطالعه مطلب کسب درآمد از یوتیوب می‌تواند برای شما مفید باشد.)

نحوه‌ی عملکرد تکنولوژی بلوتوث

تکنولوژی بلوتوث جایگزینی بیسیم برای کابل‌ها بود. این تکنولوژی از فرکانس 2.4 گیگاهرتزی مشابه سایر فن‌آوری‌های بیسیم در خانه یا ادارات از جمله تلفن‌های بی‌سیم و روترهای وای‌فای، استفاده می‌کند. یک شبکه‌ی بی‌سیم با شعاع 10 متری ایجاد می‌شود که به آن شبکه‌ی شخصی (PAN) یا پیکونت (piconet) گفته می‌شود و می‌تواند بین دو تا هشت دستگاه شبکه برقرار کند. این شبکه‌ی کوتاه‌برد به شما امکان می‌دهد که بدون نیاز به کابل‌کشی، صفحه‌ای را برای چاپگر خود در اتاق دیگر بفرستید.

بلوتوث از برق کمتری استفاده می‌کند و هزینه‌ی اجرای آن کمتر از وای‌فای است و البته قدرت کمتر آن نیز باعث می‌شود کمتر در معرض تداخل با سایر دستگاه‌های بی‌سیم در همان باند رادیویی 2.4 گیگاهرتزی باشد.

(از مطلب استعلام سیمکارت بازدید کنید.)

اتصال با bluetooth

بسیاری از دستگاه‌های تلفن همراه مجهز به تکنولوژی بلوتوثِ داخلی هستند. کامپیوترها و سایر دستگاه‌هایی که رادیوی داخلی ندارند را نیز می‌توان با افزودن یک دانگل بلوتوث مجهز کرد. به فرآیند اتصال بلوتوثِ دو دستگاه به اصطلاح “جفت شدن” می‌گویند. به طور کلی دستگاه‌ها حضور خود را برای دیگری آشکار می‌کنند و کاربر دستگاه بلوتوثی که می‌خواهد به آن متصل شود را با دیدن نام یا ID آن دستگاه، انتخاب می‌کند.

اگر تعداد دستگاه‌هایی که بلوتوثِ آنها روشن است زیاد باشد، مهم است که بدانید چه زمانی و به چه دستگاهی متصل می‌شوید؛ بنابراین ممکن است کد وجود داشته باشد تا از اتصال شما به دستگاه صحیح اطمینان حاصل شود.

روند جفت شدن، بسته به دستگاه‌ها می‌تواند متفاوت باشد. برای مثال اتصال دستگاه بلوتوث به آیپد شامل مراحل متفاوتی نسبت به مراحل اتصال به ماشین است.

(در مورد شارژ باتری گوشی های هوشمند بیشتر بخوانید.)

دانگل بلوتوث (Bluetooth Dongle) چیست؟

دانگل بلوتوث یک دستگاه مبتنی بر USB است که سیگنال‌های وایرلس را ارسال و دریافت می‌کند. از دانگل بلوتوث برای پشتیبانی از ماوس بلوتوثی، صفحه کلید و سایر دستگاه‌های بلوتوثی استفاده می‌شود و به آن آداپتور بلوتوث (Bluetooth Adaptor) نیز گفته می‌شود. این آداپتور یا دانگل بسیار کوچک است و تقریبا یک سانتی‌متر از سوکت USB بیرون می‌زند.

برای کامپیوترهایی که مجهز به بلوتوثِ داخلی نیستند می‌توان از دانگل بلوتوث استفاده کرد.

(از مطلب حذف بدافزار از اندروید بازدید کنید.)

نسخه‌های مختلف فناوری بلوتوث

در ادامه شما را با نسخه‌های تکنولوژی بلوتوث که تاکنون به بازار معرفی شده ، آشنا می‌کنیم.

• بلوتوثِ 1.0 و 1.0B در 1999: اولین بلوتوثی که راه‌اندازی شد؛ سرعت کمتر از 1 مگابایت در ثانیه و دامنه کمتر از 10 متر
• بلوتوثِ 1.1 (2001): بهبود قابلیت اطمینان و قابلیت همکاری
• بلوتوثِ 1.2 (2003): بلوتوث 1.2 اولین فن‌آوری بلوتوث پرکاربرد؛ پرش تطبیقی فرکانس به جلوگیری از تداخل وای‌فای و دیگر تکنولوژی‌ها در فرکانس مشابه جلوگیری می‌کرد؛ افزایش سرعت جفت‌شدن دستگاه‌ها
• بلوتوث 2 (2004): کدگذاری سه بیتی (در مقابل 1 بیتی) سرعت داده‌ها را از 1 به 3 مگابایت بر ثانیه (عملا 2.1 مگابایت بر ثانیه) ارتقا داد؛ بهبود کنترل تداخل؛ مصرف کمتر باتری
• بلوتوثِ 2.1 (2007): اضافه شدن ویژگی جفت شدن ساده‌ی ایمن (SSP)؛ امکان جفت‌شدن سریع‌تر و ایمن‌تر؛ رمزگذاری اجباری؛ بهبود امنیت؛ مصرف کمتر باتری
• بلوتوثِ 3 + HS در 2009: بلوتوث HS یا High Speed؛ اتصال از طریق بلوتوث و انتقال داده‌ها از طریق وای‌فای انجام می‌شود.
• بلوتوثِ 4 (2010): این بلوتوث کم مصرف و کم‌انرژی با نام بلوتوث هوشمند عرضه شد.
• بلوتوثِ 4.1 (2013): انتقال کارآمدتر داده‌ها؛ همزیستی بهتر با فرکانس‌های LTE؛ بلوتوث نسخه‌ی 4.1 ارتباطات را با دخالت دستی کمتر برقرار می‌کند و دستگاه‌ها می‌توانند همزمان فرستنده و گیرنده باشند؛ امکان ارتباط دستگاه‌ها با یکدیگر
• بلوتوثِ 4.2 (2014): این بلوتوث برای اینترنت اشیا (IoT) طراحی شده و حجم بار در بسته‌ی بلوتوث را تا 10 برابر افزایش داده است.
• بلوتوثِ 5 (2016): نسخه‌ی قوی‌تر با طول عمر باتری بیشتر که انتقال اطلاعات در فضای باز را از 50 متر به 200 متر افزایش داده است.

کاربرد تکنولوژی بلوتوث – از بلوتوث برای چه کارهایی استفاده می‌شود؟

همانطور که قبلا هم اشاره کردیم از تکنولوژی بلوتوث اغلب برای جفت کردن دستگاه‌های تلفن همراه با سایر گوشی‌ها یا دستگاه‌های ثابت استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها می‌تواند شامل هدفون، ماشین، بلندگو، یخچال هوشمند و غیره باشد. گاهی اوقات نیز برای اتصال چاپگر یا ماوس به کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجایی که بلوتوث و وای‌فای اغلب مکمل یکدیگر هستند و همزمان کار می‌کنند و اتصال یکسانی نیز ارائه می‌دهند، ممکن است متوجه نشوید کدام سخت‌افزار با کدام دستگاه جفت می‌شود. لازم است بدانید دستگاه‌هایی که قبلا از طریق بلوتوث جفت شده‌اند دوباره به صورت خودکار متصل می‌شوند.

اهمیت بررسی اتصالات به Bluetooth

از آنجایی که اغلب نمی‌دانید چه زمانی دستگاه‌ها از طریق بلوتوث به یکدیگر متصل می‌شوند، شاید ایده‌ی خوبی باشد که هر از گاهی برنامه‌ی تنظیمات در تلفن همراه یا هر دستگاه دیگری با قابلیت اتصال بلوتوث را باز کنید و به بخش تنظیمات بلوتوثِ گوشی بروید. در این قسمت می‌توانید تمام دستگاه‌هایی که به طور بالقوه می‌توانند به یکدیگر متصل شوند و دستگاه‌هایی که قبلا به آنها متصل شده‌اند را ببینید.

اتصالات بلوتوث در گوشی شما ذخیره می‌شود بنابراین اگر می‌خواهید به دستگاهی متصل نشوید و یا از آن برای مدتی طولانی استفاده نکنید، در برنامه‌ی تنظیمات می‌توانید “فراموش کردن این دستگاه” (Forget this device) را انتخاب کنید تا کنترل اتصالات را در دست داشته باشید.

(در مورد تفاوت آنتی ویروس و فایروال مطالعه کنید.)

تکنولوژی بلوتوث در اینترنت اشیاء

بلوتوث یک پروتکل فناوری بی‌سیم است که برای مدیریت اتصالات بین دستگاه‌ها، بدون نیاز به رمز عبور، به نزدیکی و فاصله‌ی کوتاه متکی است. استاندارد bluetooth از امواج رادیویی فرکانس بالا یا UHF (Ultra-High Frequency) بین 2.400 و 2.485 گیگا هرتز استفاده می‌کند که می‌تواند حداکثر تا 50 متر بین دو دستگاه گسترش پیدا کند. نمونه‌هایی از تکنولوژی بلوتوث شامل هدفون‌های بی‌سیم اپل (ایرپاد) و همین‌طور بسیاری از دستگاه‌های وایرلس دیگر مانند بلندگوها، ماوس‌های رایانه، صفحه کلید و غیره می‌شود.

بعلاوه از تکنولوژی بلوتوث می‌توان در فناوری اینترنت اشیاء یا IoT نیز استفاده کرد. دستگاه IoT برای سازگاری با فناوری بلوتوث باید دارای ریزپردازنده‌ای باشد که بتواند بلوتوث را اداره کند و بعلاوه دستگاه دیگری که با آن جفت شود. در واقع پروتکل bluetooth دارای دو نسخه‌ی مختلف است که معمولا توسط آن دسته از دستگاه‌های IoT مورد استفاده قرار می‌گیرد که نمی‌توانند مستقیما با یکدیگر ارتباط برقرار کنند: بلوتوثِ کلاسیک (Bluetooth Classic) و بلوتوثِ کم مصرف (Bluetooth Low Energy) که برای دستگاه‌هایی طراحی شده که لازم است مصرف کمی از انرژی داشته باشند.

دلایل مختلفی وجود دارد که چرا شرکت‌ها ترجیح می‌دهند برای دستگاه‌های اینترنت اشیاء (IoT Devices) به جای وای‌فای از بلوتوث استفاده کنند. اولین دلیل این است که bluetooth به طور معمول برای شروع پخش سیگنال به مجاورت و نزدیکی نیاز دارد بنابراین احتمال حملات از راه دور وجود نخواهد داشت. دوم اینکه این تکنولوژی نسبت به وای‌فای مصرف انرژی کمتر دارد و بنابراین برای دستگاه‌های IoT کم‌مصرف مانند سنسورهای اصلی بهتر عمل می‌کند.

(از مطلب رمزگذاری سرتاسری و معایب و مزایای آن بازدید کنید.)

محدودیت‌های استفاده از بلوتوث

با تمام فواید و کاربردهایی که بلوتوث دارد، این تکنولوژی با محدودیت و نکات منفی نیز همراه است. اولین مورد این است که می‌تواند باعث کاهش قدرت باتری دستگاه‌های بی‌سیم همراه مانند تلفن‌های هوشمند شود؛ اگرچه با پیشرفت تکنولوژی و همینطور فن‌آوری باتری‌ها، این مشکل کمتر از گذشته قابل توجه است.

بعلاوه دامنه‌ی اتصال دستگاه‌های بلوتوث به یکدیگر نیز محدود است و معمولا تنها به اندازه‌ی 9 متر یا 30 فوت گسترش می‌یابد و همانند سایر فن‌آوری‌های بی‌سیم، موانعی مانند دیوارها، کف یا سقف می‌تواند این محدوده را کمتر کند.

فرآیند جفت شدن دستگاه‌ها در تکنولوژی بلوتوث نیز می‌تواند دشوار باشد و اغلب به نوع دستگاه‌های مورد استفاده، سازندگان و فاکتورهای دیگر بستگی دارد که ممکن است باعث ایجاد اشکال یا دشواری در اتصال دستگاه‌ها شود.

(از مطلبی که در مورد وای فای دایرکت نوشته‌ایم، بازدید کنید.)

دامنه‌ی اتصال تکنولوژی Bluetooth

اگرچه عمدتا بلوتوث به عنوان یک فناوری کوتاه‌برد شناخته می‌شود اما می‌توان از آن برای اتصال دستگاه‌ها به یکدیگر در فاصله‌ی بیش از یک کیلومتر نیز استفاده کرد. در واقع، محصولات مختلفی مانند هدفون‌های بی‌سیم احتیاج دارند محدوده‌ی ارتباطی دستگاه‌ها بسیار کوتاه باشد.

اما از آنجایی که تکنولوژی بلوتوث بسیار انعطاف‌پذیر است می‌توان آن را بر اساس نیازهای برنامه پیکربندی کرد و تولیدکنندگان می‌توانند تنظیمات بلوتوث را در دستگاه‌های خود به گونه‌ای تنظیم کنند که به محدوده‌ی مورد نیاز برسد و در حین حال عمر باتری را افزایش داده و بهترین کیفیت سیگنال را ارائه دهند. عوامل مختلفی بر دامنه‌ی اتصال بلوتوث تاثیرگذار است که در ادامه آنها را معرفی خواهیم کرد

عوامل موثر بر دامنه‌ی اتصال بلوتوث

• طیف رادیویی (Radio spectrum): باند فرکانس تکنولوژی بلوتوث، آن را انتخاب خوبی برای ارتباطات بی‌سیم می‌سازد.
• لایه‌ی فیزیکی (PHY): این لایه جنبه‌های کلیدی نحوه‌ی استفاده از امواج رادیویی برای انتقال و دریافت داده‌ها مانند سرعت داده، نحوه‌ی اجرای تشخیص و تصحیح خطا، حفاظت از تداخل و تکنیک‌های دیگری که بر وضوح سیگنال‌ها در برخی از دامنه‌های مختلف تاثیر می‌گذارد، را توضیح می‌دهد.
• حساسیت گیرنده (Receiver sensitivity): اندازه‌گیری حداقل قدرت سیگنال که در آن گیرنده هنوز می‌تواند داده‌ها را دریافت و به درستی رمزگشایی کند.
• قدرت انتقال (Transmission power): همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، هرچه قدرت سیگنال ارسال‌شده بیشتر باشد محدوده‌ی قابل دسترسی به آن طولانی‌تر خواهد بود. البته افزایش قدرت انتقال باعث تخلیه‌ی سریع‌تر باتری نیز می‌شود.
• افزایش آنتن (Antenna gain): اساسا اینها سیگنال‌های الکتریکی از فرستنده هستند که به امواج رادیویی تبدیل می‌شوند و دوباره در دستگاه دریافت‌کننده تغییر می‌کنند.
• از دست دادن مسیر (Path loss): فاکتورهای مختلفی می‌توانند باعث ضعیف شدن سیگنال‌ها شوند که از جمله‌ی آنها می‌توان به فاصله، رطوبت و موانع عبور سیگنال مانند چوب، فلز یا بتن اشاره کرد.

یکی از جدیدترین بروزرسانی‌های فن‌آوری بلوتوث، تکنیکی به نام اصلاح خطای رو به جلو (Forward Error Correction) را معرفی کرده است که هدف آن بهبود حساسیت گیرنده است. FEC خطاهای داده‌ها را که در قسمت دریافت‌کننده تشخیص داده می‌شوند، تصحیح می‌کند و بدون نیاز به قدرت انتقال بیشتر، دامنه‌ی موثر دستگاه را چهار برابر یا بیشتر، بهبود می‌بخشد. این بدان معناست که دستگاه وقتی در فاصله‌ی زیادی از فرستنده قرار دارد و سیگنال نسبتا ضعیف‌تر است، نیز می‌تواند داده‌ها را با موفقیت دریافت کند.

(در ایساج بخوانید: بدافزار چیست؟)

اتصالات بلوتوث، اتصالات بی‌سیم ایمن هستند

دستگاه‌هایی که از طریق بلوتوث متصل می‌شوند عموما در برابر هک شدن ایمن هستند. این موضوع به این خاطر است که آنها روی فرکانس‌های مختلف کار می‌کنند و دستگاه‌ها صدها بار در ثانیه بین این فرکانس‌ها پرش می‌کنند. به این شرایط “پرش فرکانسی مبتنی بر طیف گسترده” گفته می‌شود و همه‌ی این موارد تضمین می‌کند که دستگاه‌های بلوتوثی شما قابل هک شدن نیستند.

اگر از تکنولوژی بلوتوث با احتیاط استفاده شود، یک فن‌آوری بی‌سیم ایمن است. اتصالات رمزگذاری شده‌اند و از استراق سمع غیرعادی دستگاه‌های دیگری که در مجاورت هستند، جلوگیری می‌شود.

دستگاه‌ها بعلاوه تنظیمات مختلفی ارائه می‌دهند که به کاربر اجازه می‌دهد اتصالات بلوتوث را محدود کند. امنیت در سطح دستگاه باعث می‌شود اتصال فقط به دستگاه‌های خاص محدود باشد. با تنظیمات امنیتی سطح دستگاه می‌توان انواع فعالیت‌هایی را که دستگاه در حین اتصال به بلوتوثِ مجاز به انجام آنها هست را نیز محدود کرد.

(در مورد حذف برنامه های پیش فرض اندروید مطالعه کنید.)

خطرات احتمالی اتصال بلوتوثی

با تمام دامنه‌ی امنیتی تکنولوژی بلوتوث، همانند سایر دستگاه‌های وایرلس همیشه خطرات امنیتی وجود دارد. هکرها انواع حملات مخرب را طراحی کرده‌اند که از شبکه‌ی بلوتوث استفاده می‌کنند. برای مثال bluesnarfing به هکری گفته می‌شود که از طریق بلوتوث به اطلاعات موجود در دستگاه دسترسی پیدا می‌کند و تلفن همراه شما و تمام عملکردهای آن را در دست می‌گیرد. برای افراد معمولی، اگر اصول امنیتی رعایت شود، بلوتوث خطری جدی برای امنیت ایجاد نمی‌کند و برای مثال به دستگاه‌های ناشناخته‌ی دیگر متصل نمی‌شود.

برای امنیت بیشتر بهتر است زمانی که افراد در محیط‌های عمومی هستند و از بلوتوث استفاده نمی‌کنند آن را به طور کامل غیرفعال کنند.

(با نحوه دانلود ویدئو از یوتیوب آشنا شوید.)

منبع مطلب