Bluetooth in der Klemme

Die Technologie

Leistungsklassen

Bluetooth-Geräte gibt es in drei Leistungsklassen: Klasse-3-Geräte haben eine Sendeleistung von 1 mW (0 dBm), was nach Spezifikation für eine Reichweite von 10 m reichen soll. Klasse-2-(2,5 mW, 4 dBm) und Klasse-1-Geräte (100 mW, 20 dBm) sind in der Regel mit einer Leistungssteuerung ausgelegt, so dass sich die Sendeleistung den Erfordernissen anpassen lässt. Die tatsächlich erreichbare Reichweite hängt – wie bei allen HF-Geräten – entscheidend vom Systemdesign; je nach „Qualität“ sind bis zu 500 m möglich.

Piconet

Haben Bluetooth-Geräte eine Verbindung, spricht man von einem Piconet. Bis zu 255 Teilnehmer können in einem Piconet existieren, davon jedoch maximal sieben aktive Teilnehmer. Die anderen bezeichnet man als Parked Members.

Timing

Mit dem festen Hopp-Takt von 625 μs tauschen die Teilnehmer 16 unterschiedliche Telegrammtypen aus, die entweder 1, 3 oder 5 Slots belegen. Bis zur Version 1.2 bietet Bluetooth eine Bruttodatenrate von 1 Mbps pro Piconet. Durch die EDR-Erweiterung (Enhanced Data Rate) ab der Version 2.0 sind mit DQPSK (Differentielles Quadratur Phase Shift Keying) und 8-DPSK noch weitere Modulationsverfahren mit einer höheren spektralen Effizienz hinzugekommen, die Datenraten von 2 beziehungsweise 3 Mbps zulassen.

Kommunikationsmodell

Bluetooth nutzt ein komplexes Kommunikationsmodell. Prinzipiell stehen ein synchroner (SCO – Synchronous Connection Oriented) und ein asynchroner (ACL – Asynchronous Connection Less) Link zur Kommunikation zur Verfügung. Über den SCO-Kanal ist ein isochroner Datenstrom mit definierter Bandbreite übertragbar, beispielsweise für Audio-Dateien. Die Daten gehen dabei quasi direkt aus der Anwendungsschicht beziehungsweise dem Audio/Video-Codec auf die Funkschnittstelle. Demgegenüber bietet der ACL-Link eine komplexe Transportschicht, die sowohl Nutzdaten als auch die Steuerdaten des Linkmanagers und der L2CAP-Schicht (Logical Link Controll and Adaption Layer Protocol) bestätigt überträgt. Auf L2CAP-Ebene können verschiedene Kommunikationsendpunkte – vergleichbar zu TCP/IP-Ports – für Dienste angelegt und verwendet werden. Hierdurch ist ohne weitere Protokoll-Layer eine sehr gute Dienstdifferenzierung erreichbar.

Sicherheit

Neben der Verschlüsselung mit bis zu 128 Bit können Bluetooth-Geräte sichtbar oder unsichtbar sein. Sichtbare Geräte antworten auf Anfragen (Inquirys). Unsichtbare Geräte können zwar aktiv in ein Piconetz eingebunden sein, reagieren jedoch nicht auf fremde Anfragen. Bei Bluetooth sind ab der Version 2.0 vier Sicherheitsmodi spezifiziert:

• Modus 1 (Non-Secure Mode): Hier werden keine besonderen Sicherheitsmechanismen wie Verschlüsselung oder Authentifizierung verwendet. Alleine das Frequency-Hopping erschwert das Abhören.
• Modus 2 (Service-Level Enforced Security): In diesem Modus erfolgt die Absicherung auf Anwendungsebene. Der Hostprozess verwaltet die durch Bluetooth bereit gestellten Sicherheitsmechanismen. Dies ist der am häufigsten verwendete Modus bei Mobiltelefonen.
• Modus 3 (Link-Level Enforced Security): Die Sicherung erfolgt schon auf Linkmanager-Level. Nur authentifizierte Verbindungen werden an den Host weitergereicht, das gesamte Sicherheitsmanagement übernimmt Bluetooth. Die Verschlüsselung der Daten ist optional.
• Modus 4 (Service Level Enforced Security): Bei diesem neuen Modus erfolgt die Authentifizierung abhängig vom Dienst. Für jeden Dienst oberhalb von L2CAP kann entschieden werden, ob ein Link-Key verwendet wird und ob der Link-Key authentifiziert ist oder nicht. Für die Rückwärtskompatibilität antwortet ein Mode-4-Gerät auf Authentifizierungsanfragen des Security-Mode-3.

Anwendungsprofile

Die Verwendung der Transportschicht des Linkmanagers wird durch Profile geregelt. Profile definieren, welche Rolle und Aufgabe ein Master- und Slave-Gerät in einem speziellen Anwendungsfall haben. Hierdurch ist eine sehr differenzierte Skalierung der Funktionalität von Bluetooth-Geräten möglich.

Die Profile GAP (Generic Access Profile)und SDAP (Service Discovery Application Profile) müssen in allen Bluetooth-Geräten implementiert sein. GAP definiert den generellen Zugang zum Gerät durch Einhaltung der Sicherheitsmodi, der Sichtbarkeitseinstellungen und damit der Verbindbarkeit durch das Inquiry und Paging. Das SDAP regelt den Zugriff auf die

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