Bluetooth: полезная возможность или медвежья услуга?

Технология Bluetooth не оправдала надежд, но она еще может заявить о себе в общественных и частных сетях.

Kогда мы говорили о носимых с собой компьютерах и персональных сетях (Personal Area Network, PAN), то имели в виду совсем не это. После запрета на внос сумок в выставочный центр посетители Comdex 2001 нашли способ проносить ноутбуки под куртками свободного покроя с внутренними нагрудными карманами, куда помещался сам ноутбук, аксессуары или даже дипломат. Некоторые использовали кабели Категории 5 для соединения с сотовыми телефонами и PDA в боковых карманах.

Продавцы таких жилетов были почти единственными, чья торговля шла бойко. В отличие от множества компаний, продвигающих Bluetooth — долгожданную беспроводную технологию, сторонники которой обещали удешевить и упростить создание сетей, уверяя, что соответствующую поддержку можно будет встроить в любой электроприбор.

Специальная группа по Bluetooth (SIG), разработавшая технологию, прогнозировала продажу 100 млн устройств к концу 2001 г. Несмотря на доступность продуктов, даже два года спустя покупателей было мало. Многим казалось, что они конкурируют с беспроводными локальными сетями (WLAN), но в этой битве Bluetooth победить не может.

Год спустя Bluetooth стала более привлекательной. IEEE стандартизировала эту технологию как 802.15, проблемы интерференции решаются, а Bluetooth SIG сузила область деятельности. Не покушаясь более на мировое господство, сторонники Bluetooth сосредоточились на преимуществах своего детища: низкое энергопотребление, высокая безопасность и встроенная поддержка речи.

Возможно, наиболее важное обстоятельство состоит в том, что сейчас количество устройств Bluetooth достигло критической массы. В среднем за последние полтора года каждый день выпускалось по одному такому продукту, причем темпы отнюдь не снижаются. На рынке уже представлено более 700 моделей, каждая из которых сертифицирована на соответствие жестким критериям совместимости SIG. Большинство из них не заменяет устройства WLAN и не претендует на подключение тостеров к Internet. Они представляют собой корпоративное аппаратное обеспечение со своей нишей, хотя и она оказалась меньше, чем было заявлено.

ПРАВДА О BLUETOOTH

Анонсированная в начале 1998 г. компаниями Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba, технология Bluetooth изначально позиционировалась как простой и экономичный способ подключения головных гарнитур к сотовым телефонам. Позже пять компаний-основателей сформировали группу Bluetooth SIG, быстро привлекшую новых членов из компьютерной и телекоммуникационной отраслей. Перестав расценивать технологию Bluetooth как замену проводов к наушникам, многие увидели в ней способ соединения всех электронных приспособлений, которые человек носит с собой или которыми пользуется дома и в офисе.

На этом шумиха не кончилась. SIG разрослась до 3000 компаний, объединив производителей всевозможной техники — от кухонных приборов до автомобилей. Первые даже рассматривали специализированный вариант под названием Whitetooth, чтобы холодильники могли автоматически заказывать пищу в интерактивных бакалеях, а будильники — предупреждать о пробках на дороге или задержке поездов. Более простые микросхемы, встраиваемые в одежду и упаковки с пищевыми продуктами, могли бы давать инструкции стиральным машинам и кухонным приборам.

Подобные планы по большей части были отменены или, по крайней мере, пересмотрены, поэтому может показаться, что ажиотаж вокруг Bluetooth — еще один пример телекоммуникационной мании конца 1990-х гг. И, по мнению представителей TDK Systems, одного из первых членов SIG, совершенно ошибочно. «Bluetooth вполне сознательно рекламировалась как решение всех проблем для привлечения наибольшего числа компаний, — говорит Ник Хант, управляющий директор TDK. — Примерно две трети из вошедших в группу по Bluetooth либо разорятся, либо выйдут из нее».

По заявлению Ханта, создатели Bluetooth попытались ускорить процесс принятия стандарта: «Они хотели набрать возможно больший вес для ускорения процесса, поскольку беспроводные стандарты обычно рассматриваются в течение долгого времени». На момент создания SIG поставщики беспроводных устройств потратили семь лет на ратификацию первой версии IEEE 802.11, популярного сейчас стандарта WLAN, и не имели никакого желания повторить это. Убедив достаточно компаний голосовать за нужные им спецификации, создатели Bluetooth смогли провести технологию через комитеты IEEE и создать рабочую систему за год или два.

Такая стратегия была рискованна. Она опиралась на веру отрасли в собственные слова. Надеясь на скорое повсеместное распространение Bluetooth и боясь остаться позади, поставщики спешили создать продукты, соответствующие этому стандарту. При благоприятном стечении обстоятельств предсказания о вездесущих беспроводных сетях реализовались бы сами собой. В противном случае хитрость оказалась бы раскрыта, и производители поняли, что их устройствам Bluetooth не с чем связываться.

Какое-то время все шло хорошо. Bluetooth SIG быстро выпустила стандарт, но затруднения возникли при создании дешевых интероперабельных средств на его базе. Mobilian, новая компания, чья деятельность нацелена на совмещение Bluetooth с 802.11b (Wi-Fi), анонсировала свой продукт два года назад, но до сих пор ничего не поставила. «Задача оказалась гораздо сложнее, чем ожидали мы или наши конкуренты», — сокрушается Уэйд Гилан, директор компании по маркетингу.

Наряду с техническими возникли и финансовые проблемы, из-за которых практически каждый член группы стал более скептически относиться к заявлениям соперников. Клиенты, поставщики и аналитики начали сравнивать Bluetooth с 802.11b, беспроводной технологией WLAN, появившейся почти незаметно.

Когда Bluetooth находилась еще на стадии тестирования, продукты Wi-Fi уже реально поставлялись. К тому же Wi-Fi казалась более демократичной и с точки зрения принятия стандарта, и по составу движущих сил. Если Bluetooth поддерживал огромный консорциум поставщиков под предводительством телекоммуникационных гигантов, то за Wi-Fi голосовали тысячи обычных системных администраторов и пользователей.

ТЕХНОЛОГИЯ ГОЛУБЫХ КРОВЕЙ?

Сегодня Bluetooth расценивается в отрасли как дополнение технологии WLAN, а не ее конкурент. При этом любые домыслы о конфликтах списываются на графоманство журналистов. Но, несмотря на справедливость первого, второе истине не соответствует. У Bluetooth достаточно проблем при совместной работе с большинством сетей WLAN, а многие члены SIG в свое время продвигали Bluetooth для приложений, лучше работающих с 802.11.

Bluetooth не интересует пользователей в качестве системы для соединения компьютеров. Максимальная скорость около 700 Кбит/с — это всего лишь десятая часть возможностей 802.11b, не говоря уже о новейших стандартах 802.11a и 802.11g. Радиус действия также мал, опять на порядок меньше, хотя и варьируется в зависимости от способа внедрения стандарта. С технической точки зрения существует три «класса» устройств Bluetooth, каждый со своей выходной мощностью (см. Таблицу). Самые мощные покрывают радиус 100 м, примерно столько же, сколько точка доступа 802.11.

Было время, когда сторонники Bluetooth заявляли о преимуществах ее использовании в сетях вместо WLAN, благодаря малой стоимости. Однако микросхемы Bluetooth до сих пор стоят более 5 долларов, а популярность устройств 802.11 позволила снизить на них цены. Платы и точки доступа Wi-Fi уже дешевле своих эквивалентов Bluetooth. Это не означает проигрыш последней, хотя и прибавляет трудностей тем поставщикам, кто все еще предлагает Bluetooth для дополнения ноутбуков средствами беспроводной связи. «Это медленная беспроводная сеть, для выполнения сетевых функций она не предназначена, — подчеркивает Хант. — У нее множество других применений».

Удивительно, но некоторые ярые сторонники 802.11 с этим согласны. Несмотря на недавний бум вокруг сотовых телефонов третьего поколения (3G), поставщики WLAN оказались большими реалистами, нежели их коллеги из области телекоммуникаций, понимая, что 802.11b (или его более высокоскоростные производные) не является панацеей.

«Мы смотрим на Bluetooth с оптимизмом, — заверяет Джим Зайрен, член рабочей группы IEEE 802.11 и директор Intersil, компании-производителя почти всех микросхем 802.11b, которой успех Wi-Fi принес наибольшие дивиденды. (Вне зависимости от имени поставщика на плате или точки доступа WLAN, вероятнее всего, в ней использованы компоненты Intersil.) — Bluetooth занимает место, отличное от 802.11».

Что же это за ниша? Типичный ответ — заменитель проводов, но такое определение подходит почти для любой беспроводной системы. Bluetooth способна заменить лишь короткие провода, по которым данные и речь передаются с относительно низкой скоростью, в частности провода мобильных устройств для соединения трубок и гарнитур или PDA и ПК.

Теоретически все эти провода можно заменить сетью WLAN. На практике большой радиус действия и высокая скорость 802.11 означают интенсивное энергопотребление и, как следствие, более тяжелые батареи и частую перезарядку. Меньшие радиус и скорость, из-за которых Bluetooth не годится для организации WLAN, делают ее хорошей альтернативой последовательным и параллельным портам ПК.

Большинство доступных устройств Bluetooth нацелено как раз на этот рынок: замена коротких проводов для организации сетей PAN или «пикосетей» для отдельных пользователей или устройств. Очевидно, неподходящая для сетей WLAN технология может найти применение в глобальных сетях (WAN) благодаря двум отсутствующим у 802.11 важным свойствам, которые Bluetooth получила в наследство от отрасли сотовых телефонов: высокая безопасность и поддержка речи.

НА ТЕМУ БЕЗОПАСНОСТИ

Безопасность, вероятно, наименее важное из этих двух свойств, несмотря на сегодняшнюю озабоченность защитой сетей в целом и беспроводных в частности. Дело в том, что технология Bluetooth может оказаться не настолько безопасной, как это представляется теперь. Широко распространенные сети WLAN стали популярной мишенью для злоумышленников, в то время как устройства Bluetooth все еще редки. По мере роста спроса на них мотивация для поиска слабых мест возрастет.

Тем не менее Bluetooth разрабатывалась для обеспечения той же степени конфиденциальности, что и у кабелей, которые она заменяет, и пока продолжает таковой оставаться. Она даже способна повысить защиту других систем путем хранения длинных ключей шифрования, которые человек запомнить не в состоянии, и ему пришлось бы носить с собой токен или дискету. Исследователи Мичиганского университета разработали систему под названием «переходная аутентификация» для защиты данных на жестких дисках ноутбуков и дешифрации их с помощью ключей, хранимых на наручных часах Bluetooth. В случае кражи ноутбука данными невозможно воспользоваться, если только вор не украдет и часы.

Собственная система безопасности Bluetooth шифрует данные с помощью алгоритма E0, где используются произвольные 128-разрядные ключи. Наиболее уязвимая брешь — в методе аутентификации с PIN-кодом длиной до 128 бит. PIN-код может быть автоматически предоставлен процессом прикладного уровня, наподобие PKI, или введен вручную. Пользователи могут обнулить PIN-код, чтобы разрешить подключение любому человеку. К тому же аутентификация требует много энергии, провоцируя появление нового типа атак «отказ в обслуживании» (DoS), когда злоумышленник намеренно разряжает батарею, посылая множество запросов на аутентификацию.

Другие опасения касаются адреса устройства (Bluetooth Device Address, BDA). Этот уникальный идентификатор оборудования берется из того же самого 48-разрядного пространства, что и адреса Medium Access Control (MAC) для плат Ethernet и 802.11. (MAC-адресом он не называется потому, что в Bluetooth этот термин используется для описания трехразрядного номера, который каждый узел получает при подключении к пикосети.) BDA всегда передается открыто, так что каждый, у кого есть чувствительная антенна, в состоянии отследить пользователей Bluetooth.

Наиболее привлекательной областью применения мобильных сетей остается речь, поэтому встроенная в Bluetooth поддержка речи может оказаться особенно важной. Хотя в стандартах беспроводных телефонов нет недостатка, и поставщики вроде Symbol даже производят телефоны Wi-Fi, проблемы размера и энергопотребления означают, что эти стандарты не подходят для сотовой связи. У Bluetooth таких проблем нет: множество сотовых телефонов уже выпускается с микросхемами Bluetooth, в основном для связи с гарнитурами и ноутбуками, поэтому их можно использовать и для передачи речи на короткие расстояния.

Разговоры без ограничений. Передача речи по Bluetooth позволяет использовать одни и те же беспроводные гарнитуры вне зависимости от соединения. В большом офисе (1) гарнитуру можно подключить к настольному ПК для передачи речи по локальной сети на IP PBX. Дома или в небольшом офисе (2) гарнитура Bluetooth пригодится как беспроводный телефон с прямым подключением к АТС. При путешествии с ноутбуком (3) можно осуществлять туннельную передачу корпоративной УАТС с помощью коммутируемого доступа, 802.11 и т. д. Если ни одно из этих средств не доступно, то сотовый телефон Bluetooth может направить речевой трафик и данные (4) по сотовой сети.

В частных сетях возможно применение сотовых телефонов Bluetooth (или даже гарнитур) в качестве беспроводных телефонов при наличии точки доступа с высокочувствительной антенной (см. Рисунок). NTT DoCoMo даже провела эксперименты с Bluetooth в общедоступных сетях с целью улучшения покрытия сотовых сетей в местах большого скопления людей. Эта идея сходна с концепцией «горячих точек» WLAN, но базируется на речи вместо данных. Точки доступа Bluetooth можно использовать для доставки локальной информации i-mode, освобождая ценные сотовые частоты для других пользователей.

Проблема «горячих точек» Bluetooth заключается в том, что операторы хотят разместить их в тех же местах, где расположены точки WLAN, что довольно трудно. Bluetooth и Wi-Fi используют одну и ту же частоту 2,4 ГГц, мешая друг другу. Причем это относится не только к «горячим точкам», но, в особенности, и к интеграции обеих технологий в одно и то же устройство — такие попытки предпринимают многие производители ноутбуков. Intel даже планирует встроить беспроводные возможности прямо в процессор.

Одно из решений — заменить Wi-Fi более быстрым 802.11a, поскольку используемая им частота 5 ГГц не пересекается с Bluetooth, но такие устройства все еще редки. Даже при росте их популярности значительная часть оборудования будет по-прежнему работать на частоте 2,4 ГГц, благодаря третьему стандарту — 802.11g, обладающему бо?льшим радиусом действия, чем любой из двух первых. Кроме того, технология Wi-Fi широко распространена, и ее нельзя так просто отодвинуть, чтобы дать больше места Bluetooth.

ОТТЕНКИ СИНЕВЫ

Проблемы пересечения могут скоро разрешиться благодаря IEEE. Рабочая группа по 802.15 разрабатывает беспроводный стандарт сетей PAN, помимо прочего, интероперабельный с 802.11. На момент формирования группы в 1999 г. некоторые аналитики опасались его конкуренции с Bluetooth и раскола отрасли, но этого не произошло. Наоборот, стандарт использует Bluetooth как основу.

Первый стандарт группы, 802.15.1, опубликован в июне 2002 г. Он почти идентичен и полностью совместим с Bluetooth. Единственная разница состоит в том, что он подтвержден IEEE, а не неофициальной группой поставщиков. Более заметные различия появятся позже, благодаря еще трем разрабатываемым стандартам.

Наиболее важным и приближенным к реальности является 802.15.2. Он адаптирует Bluetooth таким образом, чтобы не занимались уже занятые частоты 802.11b или 802.11g, а это позволяет комбинировать устройства PAN и WLAN. Методы интеграции уже существуют, но они все еще неуклюжи. Toshiba выпустила ноутбук, позволяющий переключаться между Bluetooth и Wi-Fi с помощью комбинации клавиш, а SiliconWave анонсировала плату для ПК с драйвером для осуществления того же самого автоматически.

В случае 802.15.2 технология Bluetooth будет пытаться избегать каналов, занятых Wi-Fi. И та и другая постараются использовать общий уровень MAC, переключаясь между двумя физическими уровнями множество раз в секунду. Идея в том, чтобы процесс был незаметен как для пользователей, так и для более высоких уровней и производил впечатление одновременной работы. Микросхема Mobilian идет еще дальше, обеспечивая возможность одновременной работы на одинаковых волнах, например передачу Bluetooth и прием Wi-Fi, и наоборот.

Два других варианта 802.15 нацелены на адаптацию Bluetooth к различным приложениям, в частности переключению клавиатуры/видео/мыши (Keyboard/Video/Mouse, KVM). Уже существуют видеокамеры, клавиатуры и мыши с поддержкой Bluetooth, но имеющийся стандарт не вполне подходит для подобных задач. Скорости, меньшие, чем 1 Мбит/с, недостаточны для видео реального времени, но чрезмерны для простых устройств ввода.

СОЮЗ СИНИХ

Ultra-Wideband (UWB) — одна из технологий, чье предназначение усматривают в высокоскоростной передаче данных. Несмотря на всеобщую заинтересованность в возможности получить дешевую пропускную способность в большом радиусе, FCC ограничила энергопотребление UWB до такой величины, что радиус стал схож с Bluetooth. В зависимости от того, в какие цифры вы верите, эта технология может иметь более низкое энергопотребление и высокую скорость передачи данных.

«Bluetooth и Ultra-Wideband не конкурируют друг с другом», — считает Ральф Петрофф, президент и генеральный директор Time Domain, крупнейшего поставщика устройств UWB. Он предсказывает, что Bluetooth займет важную нишу в более массовых приложениях, а UWB заменит дорогие кабели и сможет тягаться с системами WLAN. Впрочем, многие с ним не согласны. «Технология Ultra-Wideband напоминает напичканный стероидами Bluetooth», — сравнивает Мартин Рофхарт, президент и генеральный директор Xtreme Spectrum, главного конкурента Time Domain. Компания уже представила систему UWB с максимальной пропускной способностью 400 Мбит/с и радиусом действия 100 м.

В настоящее время IEEE рассматривает UWB как основу для 802.15.3, с большей пропускной способностью. Детали пока не согласованы, но группа работает над двумя отдельными, дополнительными физическими уровнями. Один будет использовать ту же технологию расширенного спектра, что и Bluetooth, для обратной совместимости; другой — ориентироваться на UWB. Большинство продуктов будет иметь пропускную способность 55 Мбит/с, схожую с 802.11a.

В итоге новый стандарт 802.15.4 получился противоречивым: система с более низкой, чем у Bluetooth, пропускной способностью, экономичная и недорогая с точки зрения энергопотребления. Вместо UWB большинство предложений основано на упрощенной версии спецификации Bluetooth со скоростями от 25 до 250 Кбит/с. Единственное добавление — 64-разрядный аппаратный адрес, так как многие поставщики считают используемые 48 бит недостаточными для триллионов устройств, которые они надеются продать. По плану микросхемы 802.15.4 будут настолько дешевы в процессе производства (цена измеряется центами, а не долларами), что их действительно удастся встраивать в одежду и упаковку.

Множество простейших приложений для 802.15.4 больше подходит для идентификации по радиочастоте (Radio Frequency Identification, RFID) — эта технология уже используется в некоторых смарт-картах для хранения меток защиты. Идентификаторы RFID не выполняют вычислительных функций, но позволяют считывать, а иногда и записывать небольшие объемы данных с помощью беспроводной системы.

В пугающем своими прогнозами отчете за июль 2002 г. Forrester Research предсказала, что через два года люди будут носить ярлыки RFID под кожей. Это позволит врачам получать всю историю болезней пациентов в случае аварий, а продавцам — отслеживать клиентов даже при отсутствии у них мобильных устройств.

Будь то RFID или 802.15.4, беспроводная отрасль верит в перспективы рынка дешевых сетевых технологий, которые можно использовать повсеместно. Но это не Bluetooth. В своем теперешнем виде стандарт не может обеспечить организацию беспроводной ячеистой сети или даже сблизить телекоммуникационную и компьютерную отрасли. Но все же он реален и действует.

? CMP Media LLC

Ресурсы Internet

Профессор Юка Вайнио опубликовал интересный документ о слабых местах защиты Bluetooth по адресу: http//www.niksula.cs.hut.fi/~jiitv/bluesec.html.

Переходная аутентификация рассмотрена по адресу: http//www.eecs.umich.edu/~mcorner/ papers.html.

Список всех доступных продуктов Bluetooth находится по адресу: http://qualweb.opengroup.org.

Дополнительная информация о проекте IEEE 802.15 опубликована по адресу: http://grouper.ieee.org/groups/802/15/.

Обзор продуктов

Сотовые телефоны. Первые продукты Bluetooth предлагались в качестве дополнительных модулей для сотовых телефонов для связи с беспроводными гарнитурами. Сегодня многие сотовые телефоны поддерживают Bluetooth, а гарнитуры стандартизованы для большей взаимозаменяемости.

Карманные ПК. Модели Compaq iPAQ H3870 и H970 поддерживают Bluetooth, а док-станция TDK bluePAQ обеспечивает поддержку этой технологии для старых моделей iPAQ. SD-карта Bluetooth Palm подходит для большинства новых устройств этой компании.

Интерфейсы. Некоторые новые ноутбуки уже включают Bluetooth, но, если ваш не поддерживает эту технологию, то на этот случай многие поставщики сетевого оборудования продают PC- и CF+-карты Bluetooth вместе с портами USB и последовательными. На рынке появляются небольшие карты с поддержкой двух режимов: SiliconWave Blue802 сочетает Bluetooth и Wi-Fi, а Huntec MSM 5100 поддерживает наряду с Bluetooth сотовые сети 3G.

Шлюзы доступа. Строго говоря, они необязательны просто для замещения проводов, но открывают для Bluetooth доступ в локальные и глобальные сети. Red-M 3000AS и Pico PicoBlue включают сервер безопасности RADIUS корпоративного уровня. BlueDSL от Inventel содержит маршрутизатор DSL для филиалов или домашних офисов.

Адаптеры для принтеров. Комплект 3Com Bluetooth Printing Kit включает последовательный адаптер Bluetooth. Print Plug от Axis имеет встроенный в разъем для принтера принт-сервер.

Устройства ввода. Ручки Bluetooth передают движения руки пользователя распознающему ПО на ПК или PDA. Chatpen от Anoto, ее продает компания Ericsson, использует камеру, кроме того, ей требуется бумага с нанесенным микроскопическим шаблоном. Optical Translation Measurement Vpen использует лазерный датчик и способна работать с любой поверхностью.