蓝牙5技术-协议栈，网络拓扑，应用

蓝牙5是一种短距离无线数据网络，是为了替代凌乱的电脑附属电线而开发的。蓝牙可以解放双手操作，还可以减少桌面混乱。蓝牙5可以用来连接少数电脑、手机和其他设备来同步和交换文件。本文介绍了什么是蓝牙5技术，它的架构(协议栈)，所使用的网络拓扑，应用，优点和缺点。

什么是蓝牙技术?

什么是蓝牙技术?

什么是蓝牙技术

蓝牙5是一个无线技术用于固定和移动设备之间的短距离数据交换。Jaap Haartsen是电信供应188bet登入官网商爱立信的一名电气工程师，他在1994年发明了蓝牙。英特尔(Intel)的吉姆•卡达奇(Jim Kardach)在1997年提出了蓝牙(Bluetooth)这个名字，他开发了一种允许手机与电脑通信的系统。

蓝牙已经存在了将近20年，它已经证明了它的健壮性和可靠性。随着蓝牙5的推出，全球无线技术继续推进物联网的经历。

图1 -蓝牙5.0简介

蓝牙5中引入的三个主要特性是:

• 速度的2倍
• 4倍范围
• 8倍的广告容量

图2 -蓝牙5模块(a)和设备(b)

蓝牙5协议栈(架构)

蓝牙5有一层协议架构，由核心协议、采用协议、电缆替换协议、电话控制协议、LMP、L2CAP、SDP、HCI和RFCOMM组成。

图3 -蓝牙协议栈

链接管理器

它是一个设法在设备之间建立连接的系统。链路管理器的主要功能是链路的建立、认证和配置。链路管理器主要由从一个设备发送到另一个设备的多个pdu(协议数据单元)组成。

主机控制器接口(HCI)

HCI为控制器和链路管理器提供了命令接口，并为所有蓝牙设备提供了访问层。必须执行的最重要任务是自动发现覆盖半径内的其他蓝牙设备。

逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)

它用于在使用不同级别协议的两个设备之间复用多个逻辑连接。

SDP (Service Discovery Protocol)服务发现协议

SDP允许设备发现其他设备提供的服务，例如，当你使用带有蓝牙耳机的手机时，它使用SDP来检查耳机可以使用哪些蓝牙配置文件[免提配置文件，耳机配置文件，高级音频分发配置文件(A2DP)等]

射频通信(RFCOMM)

一种用于生成虚拟串行数据流的替代协议。

蓝牙网络封装协议(BNEP)

BNEP用于通过L2CAP通道传输其他协议栈的数据。

音频/视频控制传输协议

远程控制配置文件使用它在L2CAP通道上传输AV/C命令。

音频/视频分发传输协议

高级音频分发配置文件使用它通过L2CAP通道将音乐流式传输到立体声耳机。

电话控制协议

它是面向位的协议，定义了在蓝牙设备之间建立语音和数据呼叫的呼叫控制信令。

采用协议

该协议由其他标准制定组织定义，并纳入蓝牙协议栈，允许蓝牙仅在必要时对协议进行编码。

蓝牙5技术的安全问题

蓝牙使用基于SAFER+分组密码的自定义算法实现身份验证、机密性和密钥生成。蓝牙密钥生成基于蓝牙PIN，必须在两台设备上输入该PIN。如果其中一个设备具有固定PIN，则可以修改此过程(例如-用于耳机或类似设备)。蓝牙技术的安全问题历史如下:

蓝色的虫子

糟糕的蓝牙安全实现导致个人数据泄露。2004年，第一个利用蓝牙在手机间传播的病毒出现在塞班操作系统上。该病毒最早由卡巴斯基实验室描述。

Lasco

一种移动恶意软件针对使用Symbian操作系统的手机，使用蓝牙功能的设备进行自我复制并传播到其他设备。

蓝色的承担

它允许攻击者在没有身份验证的情况下连接到设备或系统，并可以使他们几乎完全控制设备。

蓝牙5是如何工作的

蓝牙射频收发器位于物理层。大约有79个蓝牙通道，并使用扩频技术，短距离进行语音和数据传输无线锅。

为了进行通信，蓝牙设备由一个适配器组成，适配器可以内置在设备中，也可以以卡的形式连接到设备上。指令被嵌入到设备中，这使得它能够与其他设备通信。

图4蓝牙工作原理

当这些设备进入彼此的无线电范围时，它们的链路管理器会找到彼此。链路管理协议(LMP)层负责链路的建立和报文大小的协商。如有必要，对包进行分割和重组。

服务传递协议允许蓝牙设备加入网络。每个设备都有一个蓝牙全局ID(每个设备的唯一标识)，这个ID在设备之间交换和匹配，从而建立连接。

蓝牙5技术利用网状拓扑的概念在网络中的设备之间进行通信。这种拓扑在时隙中使用跳频，即信号通过在传输或接收每个包后跳频到新频率来避免与其他信号的干扰。一个数据包覆盖5个时隙。

网络拓扑结构

蓝牙5技术利用了网格拓扑结构。在一个网状网络中，节点能够重新广播不是为它们自己准备的消息，并帮助设备之间直接通信，而不需要先通过主设备。

图5 -蓝牙网状网络拓扑示例

在上面的例子中，假设节点H打算向节点G发送消息，然后节点H将他的消息和目的地G一起发送到所有的邻居节点，即节点E。因为E不是目的节点，所以它将消息转发到所有的邻居节点，即B、C和F。

由于B不是目的节点，节点G也不是友节点，因此丢弃了该消息。类似地，C节点丢弃消息，因为它既不是目标节点也不是中继节点。F是G的友节点，它接受G的消息并等待G的请求消息。G节点通过发送轮询消息请求F。F从G接收消息，并作为响应发送确认消息。

蓝牙5的应用

蓝牙' 5的应用如下:

• 蓝牙5技术可以集成在外围设备中，比如无线键盘，鼠标，智能手机，耳机，打印机。
• 中使用的无线扬声器，汽车音响系统，帮助解放双手与移动设备配对。
• 虚拟现实和增强现实系统。
• 高清视频和音频流媒体应用程序。
• 运动和健身跟踪设备和应用。
• 医疗保健和医疗系统。
• 家庭和工业自动化使用蓝牙5。
• 物联网无线安全应用的传感器。

蓝牙技术的优势

以下列出了蓝牙5技术的一些优势，使其具有更有吸引力的前景:

• 多台设备之间可以方便地进行通信。
• 使用它时几乎没有任何兼容性问题。
• 蓝牙5可用于各种行业，如汽车、家庭自动化、消费电子、医疗和健康、移动电话和智能手机、运动和健身、PC和外围设备等。金博宝博彩该技术还提供基于位置和零售的服务。
• 数据传输速度提高了8倍。在短时间内可以传输更多的数据。
• 这有助于减少他人的干扰无线技术因为蓝牙设备在全球物联网环境中共存。

蓝牙5 T缺点工艺参数

蓝牙' 5的缺点是:

• 它会慢慢耗尽手机或其他移动设备的电池。当蓝牙启动时，它会不断扫描信号，寻找可以连接的新设备，在这个过程中会消耗能量。
• 与Wi-Fi等相比，蓝牙的安全性较弱无线数据标准。

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