BLUETOOTH André Oquendo Silva Danilo Cunha Frederico Leite Beneti Lucas Lucieto Michel Bastos Orlando Bordoni

Roteiro Introdução Arquitetura Segurança Aplicações Estado da Arte Conclusões

Introdução O que é “Bluetooth” Padronização Como surgiu Tecnologia sem fio, para comunicação à curta distância entre diversos dispositivos Padronização Necessidade de interação com dispositivos de marcas diferentes Como surgiu Bluetooth SIG: Consórcio entre grandes empresas (Ericsson, Nokia, IBM, Intel e Toshiba ), para padronizar a comunicação O significado do nome “Bluetooth” Rei Viking Harald Blatand

Porque Bluetooth Conexão sem cabos Infravermelho (melhor tecnologia da época) Demanda de acesso móvel Solução Padronizada Baixo consumo Baixo custo Transmissão de voz e dados Fonte: www.bluetooth.com

Fonte: Intel (Treands In Telecom: Wireless Service for the Mainstream) Arquitetura Fonte: Intel (Treands In Telecom: Wireless Service for the Mainstream)

Arquitetura – Topologia de rede - Piconet Rede formada por até 8 dispositivos (1 mestre) Sincronização do clock e sequência do salto de frequência com o mestre Comunicação somente entre mestre e escravos, não existe direta entre escravos Mestre centraliza a comunicação

Topologia de rede - Piconet Escravos Mestre

Topologia de rede - Piconet Em um mesmo local, podem existir várias Piconets Cada piconet um canal físico diferente (mestre diferente, clock diferente, sequência do salto de frequência diferente) Scatternet: conjunto de Piconets Mestre de uma Piconet não pode ser mestre de outra Piconet

Topologia de rede - Scatternet Exemplo de uma Scatternet Fonte: http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialblue/pagina_1.asp

Comunicação A comunicação entre os dispositivos é feita através do estabelecimento de um canal Frequency Hopping Transmissor envia dados em uma série de freqüências Receptor, em sincronia (saltando na mesma série de freqüências) com o transmissor recebe os dados Para a operar na faixa ISM de 2,45 GHz, foram definidas 79 portadoras espaçadas de 1 MHz A seqüência particular de freqüências de um canal é estabelecida pelo dispositivo mestre da piconet

Comunicação O dispositivo mestre muda sua freqüência de transmissão 1600 vezes por segundo Fonte: BILLO, Eduardo A. Uma pilha de protocolos Bluetooth adaptável à aplicação. 2003

Comunicação O compartilhamento do canal entre os dispositivos, é possível graças a multiplexação por tempo do canal Canal dividido em slots de 625 µs TDD (Time Division Duplex) Slots utilizados de modo alternado

Comunicação Fonte: SIG (Special Interest Group). Specification of the Bluetooth System. 2001.

Estados de estabelecimento conexões Três elementos são utilizados para o estabelecer conexões entre os dispositivos Scan: verifica se existe algum outro dispositivo tentando estabelecer uma conexão. Inquiry: mensagem para determinar quais outros dispositivos estão na área de alcance de um dispositivo. A resposta deve conter identidade e informações para o sincronismo. Page: transmissão de dois pedidos de conexão em diferentes portadoras, a cada 1,25 ms.

Protocolos Bluetooth HCI (Top) L2CAP TCS Aplicações Baseband Link Manager HCI (Bottom) RFCOMM SDP Host (microprocessador/PC/PDA) Módulo Bluetooth (host controller) Physical Link (UART, USB, PCMCIA)

Protocolos Bluetooth Baseband: lida com o controle dos canais físicos e lógicos, do acesso ao meio, e de serviços como detecção e correção de erros LMP: responsável pela configuração e gerenciamento das conexões Baseband HCI: interface padrão de acesso ao Baseband e ao LMP

Protocolos Bluetooth L2CAP: fornece serviços de dados orientados à conexão e sem conexão, multiplexação e segmentação e remontagem SDP: fornece os meios para as aplicações clientes descobrirem a existência de serviços RFCOMM: emulação de portas seriais TCS: controle de sinalização para o estabelecimento de conversa e chamada de dados. Ex: H = hangup, D = dial

Estabelecendo conexões Descobre-se um dispositivo ao qual pode-se conectar (Inquiry) Sincronização (Paging) Estabelecimento de um link (LMP) Canal de comunicação (L2CAP) Procura por serviços (SDP) Canal que emula porta serial (RFCOMM) Autenticação: verificação do PIN

Estabelecendo conexões Funcionamento de uma aplicação bluetooth INQUIRY PAGING LMP RFCOMM SDP L2CAP PPP IP TCP/UDP

Modos de operação Após a conexão os dispositivos estão prontos para e trocar informações, existindo quatro modos de operação: Active Mode – transmissão ativa Sniff Mode – modo econômico Hold Mode – scan, inquiry e page Park Mode – escravo inativo (até 255 escravos)

Segurança Por utilizar um meio de transmissão compartilhado é impossível impedir que pessoas má intencionadas escutem os pacotes de transmissão do bluetooth no raio da piconet. Assim a única forma para esta tecnologia prover segurança é implementá-la nas camadas de aplicação e camada de link

Modos de segurança Existem três modos: Modo de segurança 1: Sem segurança (non- secure) Modo de segurança 2: Segurança estabelecida no nível do serviço (service-Level enforced Security) – após estabelecimento da conexão Modo de segurança 3: Segurança estabelecida no nível do link (link-Level Enforced Security) – antes do estabelecimento da conexão

Tipos de ataque Snarf: Conectar-se ao dispositivo sem alertar o dono do mesmo e conseguir acesso ao dispositivo Backdoor: Conecta-se ao dispositivo com conhecimento do dono deixando uma “porta” aberta para iniciar um ataque posterior Bluebug: Obter acesso ao conjunto de comandos AT podendo emitir comandos de alto nível do celular e acesso a canais de dados, voz e mensagens Bluejacking: mensagem anônima

Aplicações Conexão sem fio, entre PC e periféricos Conexão automática, PC-celular (mesmo dono), que por exemplo envie mensagens de e-mail Pode funcionar como uma identificação pessoal Acesso a serviços: ingresso, recados

Aplicações Relógio display Periféricos Acesso à serviços Identificação pessoal

Outras aplicações: Fiat Stilo – Celular Fone de ouvido sem fio Novos formatos para celular Medicina Java ring Headset Joia digital Medidor de pulso

Vantagens Não exige visada direta entre transmissor e receptor Grande quantidades de dispositivos usando bluetooth Facilmente integrada aos protocolos de comunicação Facilidade de uso Baixo consumo de energia

Desvantagens Número limitado de dispositivos conectados Alcance curto

Estado da Arte - Bluetooth Distância: Classe 1 - alcance de 100 metros/0.1W Classe 2 - alcance de 10 metros/2.5mW Classe 3 - alcance de 1 metro/1mW Freqüência: 2.4 GHz Largura da banda: Assíncrono a uma taxa máxima de 723,2 kbps Bidirecional síncrono com taxa de 432 kbps que suporta tráfego de voz entre os dois dispositivos

Estado da Arte - Infrared Distancia: Até 1 metro Largura de banda: Até 4 Mbps Não atravessa objetos sólidos Precisa de visada

Estado da Arte - Ultra-Wideband Distância: Até 10 metros Freqüência: 3.1GHz até 10.6GHz Largura de banda: até 500Mbps (até 2 metros) / 110Mbps (até 10 metros) Até o momento não foi regulamentado mundialmente (somente nos EUA) Baixo consumo de energia, baixo custo do chip. Não precisa de visada

Estado da Arte - Wi-Fi Distância: Até 100 metros Freqüência: 5GHz para versão “a” / 2.4GHz para versões “b” e “g” Largura de banda: até 54Mbps para versão “a” e “g” / até 11Mbps para versão “b” Consumo de energia é maior que o bluetooth Não precisa de visada

Estado da Arte - ZigBee Distância: Até 100 metros Freqüência: 2.4 GHz, 915MHz, 868MHz Largura de banda: 250 Kbps, 40 Kbps, 20 Kbps O objetivo do ZigBee é tornar-se um padrão na área industrial Baixo custo Não precisa de visada

Estado da Arte - WiMAX Distância: Até 50 km Freqüência: entre 2GHz e 11GHz Largura de banda: até 70Mbps Suporta mobilidade com velocidade de até 100km/h Não precisa de visada. Criado para competir com DSL

Estado da Arte Fonte: The Right Technology at the Right Place at the Right Time. Aditya Agrawal. Abril, 2003.

Conclusões Padronização: permite a interação de diversos tipos de dispositivos Baixo custo de implantação: não encarece um produto que suporte a tecnologia Baixo consumo de energia: permite seu uso em pequenos dispositivos móveis sem prejudicar a duração da bateria

Conclusões Tecnologia para curtas distâncias Poucos dispositivos numa única rede Baixa largura de banda Esta é uma tecnologia que tende integrar equipamentos eletrônicos com roupas, carros, relógios, celulares, tocadores MP3

Bibliografia Bluetooth: O que é http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialblue/pagina_1.asp BlueTooth.com: Learn http://www.bluetooth.com/Bluetooth/Learn/ BlueTooth http://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth BlueTooth Tutorial http://www.tutorial-reports.com/wireless/bluetooth/tutorial.php http://www.students.ic.unicamp.br/%7Era007293/bluetooth/blueto oth.html

Bluetooth ?