Come funziona il Bluetooth

Poiché il nostro mondo è diventato sempre più connesso, abbiamo adottato molte tecnologie per aiutarci a rimanere in contatto con i nostri amici e familiari. Uno dei più popolari è la tecnologia Bluetooth, che può essere trovata in molti dei dispositivi che utilizziamo ogni giorno. La tecnologia wireless collega mouse e tastiere ai nostri computer. Si connette i nostri telefoni per le nostre auto per recuperare il ritardo sugli ultimi podcast durante i nostri spostamenti mattina e si connette le nostre smartwatches e inseguitori attività per i nostri smartphone.

Quando due dispositivi qualsiasi devono comunicare tra loro, devono concordare una serie di punti prima che la conversazione possa iniziare. Il primo punto di accordo è fisico: parleranno tramite fili o segnali wireless? Se usano fili, quanti sono necessari: uno, due, otto o 25? Una volta decisi gli attributi fisici, sorgono molte altre domande:

Senza alcuna connessione fisica richiesta, il Bluetooth Special Interest Group (SIG) crea standard di tecnologia wireless che i produttori di hardware possono utilizzare quando creano nuovi dispositivi. Con l'evolversi della tecnologia, anche la tecnologia delle comunicazioni wireless si evolve. Al momento della stesura di questo articolo, esistono due standard di tecnologia Bluetooth che gli sviluppatori utilizzano per mantenerti connesso. Sebbene simili, ci sono sottili differenze che li rendono utili per diverse applicazioni. Di seguito impareremo i due tipi di tecnologia Bluetooth.

1. Connessioni Bluetooth
2. Come funziona la tecnologia Bluetooth
3. Portata Bluetooth
4. Protezione Bluetooth

La comunicazione wireless è ormai un fenomeno comune. Molti di noi hanno connessioni Internet WiFi nei nostri uffici e nelle case. Ma i dispositivi Bluetooth comunicano direttamente tra loro, invece di inviare traffico attraverso un dispositivo intermedio come un router wireless. Ciò rende la vita molto comoda e mantiene il consumo energetico estremamente basso, migliorando la durata della batteria .

I dispositivi Bluetooth comunicano utilizzando onde radio a bassa potenza su una banda di frequenza compresa tra 2.400 GHz e 2.483.5 GHz [fonte: Bluetooth Special Interest Group (SIG) ]. Questa è una delle poche bande messe da parte da accordi internazionali per l'uso di dispositivi industriali, scientifici e medici (ISM).

Molti dispositivi che potresti già utilizzare sfruttano questa stessa banda di radiofrequenza, inclusi baby monitor , apriporta da garage e telefoni cordless di ultima generazione . È essenziale assicurarsi che i dispositivi Bluetooth e altre tecnologie di comunicazione wireless non interferiscano tra loro.

Esistono due tipi di tecnologia Bluetooth a partire dal 2020: Bluetooth Low Energy (LE) e Bluetooth Classic (più formalmente noto come Bluetooth Basic Rate / Enhanced Data Rate o BR / EDR) [fonte: Bluetooth SIG ]. Entrambi funzionano utilizzando la stessa banda di frequenza, ma Bluetooth LE è di gran lunga l'opzione più popolare. Ha bisogno di molta meno energia per funzionare e può essere utilizzato anche per reti di trasmissione o mesh oltre a consentire la comunicazione su connessioni punto-punto tra due dispositivi.

La classica tecnologia Bluetooth può fornire una velocità dati leggermente superiore a Bluetooth LE (3 Mbs rispetto a 1 Mb o 2 Mb) ma può essere utilizzata solo per la comunicazione diretta tra due dispositivi utilizzando connessioni punto-punto. Ognuna delle due tipologie di tecnologia Bluetooth ha i suoi particolari punti di forza ei produttori adottano la versione che meglio si adatta alle esigenze del loro prodotto.

Perché si chiama Bluetooth?

Harald Bluetooth era il re di Danimarca alla fine del 900. Riuscì a unire la Danimarca e parte della Norvegia in un unico regno, quindi introdusse il cristianesimo in Danimarca. Ha lasciato un grande monumento, la pietra runica di Jelling, in memoria dei suoi genitori. Fu ucciso nel 986 durante una battaglia con suo figlio, Svend Forkbeard. La scelta di questo nome per lo standard indica quanto siano importanti le aziende della regione nordica (nazioni tra cui Danimarca, Svezia, Norvegia e Finlandia) per l'industria delle comunicazioni, anche se dice poco sul modo in cui funziona la tecnologia.

I dispositivi Bluetooth BR / EDR devono essere sempre accoppiati e questa procedura fa sì che ciascuno dei due dispositivi si fidi dell'altro e sia in grado di scambiare dati in modo sicuro, utilizzando la crittografia.

Quando i dispositivi Bluetooth BR / EDR si trovano nel raggio d'azione l'uno dell'altro, ha luogo una conversazione elettronica per determinare se si fidano o meno e hanno dati da condividere. L'utente di solito non deve premere un pulsante o dare un comando: la conversazione elettronica avviene automaticamente. Una volta avvenuta la conversazione, i dispositivi, che facciano parte di un sistema informatico o di uno stereo, formano una rete.

Bluetooth LE funziona in modo diverso. I dispositivi possono anche essere accoppiati per formare una relazione di fiducia tra loro, ma non tutti i tipi di prodotto lo richiedono. Un dispositivo Bluetooth LE che vuole essere scoperto trasmette messaggi speciali (noti come pacchetti) in un processo chiamato pubblicità. I pacchetti pubblicitari contengono informazioni utili sul dispositivo pubblicitario. Un altro dispositivo adatto troverà il dispositivo pubblicitario scansionando (ascoltando) i pacchetti pubblicitari e selezionando quelli che provengono da dispositivi appropriati. Di solito la scansione avviene solo quando l'utente la attiva, diciamo, premendo un pulsante in un'applicazione per smartphone. In genere all'utente vengono quindi presentati i dettagli dei dispositivi appropriati che sono stati rilevati e quindi ne seleziona uno a cui connettersi.

Le periferiche Bluetooth (ad esempio, un tracker di attività e uno smartwatch) che sono collegate allo stesso dispositivo centrale (ad esempio, uno smartphone) formano una rete area personale (PAN) o piconetche può riempire un intero edificio o coprire una distanza non superiore a quella tra lo smartphone in tasca e l'orologio al polso. Una volta stabilito un piconet, i suoi membri saltano le frequenze radio all'unisono in modo da rimanere in contatto tra loro ed evitare di interferire con altri piconet Bluetooth che potrebbero funzionare nella stessa stanza o dispositivi che utilizzano altre tecnologie wireless come il WiFi. La tecnologia Bluetooth apprende anche quali canali radio funzionano bene e quali stanno subendo interferenze in modo che possa evitare dinamicamente canali cattivi e utilizzare semplicemente i canali privi di interferenze. Questo processo, chiamato salto di frequenza adattivo, consente ai dispositivi Bluetooth di funzionare molto bene, anche in ambienti in cui sono in funzione un numero molto elevato di dispositivi wireless.

Sebbene molti considerino il Bluetooth principalmente come una tecnologia a corto raggio, può anche essere utilizzato per collegare dispositivi a più di un chilometro (3.280 piedi) di distanza [fonte: Bluetooth SIG ]. Infatti, molti tipi di prodotti, come le cuffie wireless, richiedono che il raggio di comunicazione dei dispositivi sia molto breve. Ma poiché la tecnologia Bluetooth è molto flessibile e può essere configurata in base alle esigenze dell'applicazione, i produttori possono regolare le impostazioni Bluetooth sui loro dispositivi per ottenere la portata di cui hanno bisogno, massimizzando allo stesso tempo la durata della batteria e ottenendo la migliore qualità del segnale.

Diversi fattori influenzano la portata dei dispositivi Bluetooth:

Uno dei più recenti aggiornamenti della tecnologia Bluetooth ha introdotto una tecnica chiamata FEC (Forward Error Correction ) per migliorare la sensibilità del ricevitore. FEC corregge gli errori di dati rilevati all'estremità ricevente e migliora la portata effettiva di un dispositivo di quattro o più volte senza dover utilizzare più potenza di trasmissione. Ciò significa che un dispositivo può ricevere correttamente i dati quando si trova a una distanza molto più lunga dal trasmettitore, dove il segnale sarà molto più debole [fonte: Bluetooth SIG ].

La tecnologia Bluetooth include una serie di misure di sicurezza in grado di soddisfare anche i requisiti di sicurezza più severi come quelli inclusi negli standard FIPS ( Federal Information Processing Standards ).

Quando si configura un nuovo dispositivo, gli utenti in genere eseguono un processo chiamato accoppiamento . L'accoppiamento fornisce a ciascun dispositivo chiavi di sicurezza speciali e fa sì che si fidino l'uno dell'altro. Un dispositivo che richiede l'accoppiamento non si connetterà a un altro dispositivo con cui non è stato accoppiato.

Queste chiavi di sicurezza consentono alla tecnologia Bluetooth di proteggere i dati e gli utenti in diversi modi. Ad esempio, i dati scambiati tra i dispositivi possono essere crittografati in modo che non possano essere letti da altri dispositivi. Può anche consentire di mascherare e modificare ogni pochi minuti l'indirizzo che funge da identità di un dispositivo e che è incluso negli scambi di dati wireless. Ciò protegge gli utenti dal rischio di essere tracciati utilizzando i dati trasmessi dai loro dispositivi elettronici personali.

Se possiedi dispositivi abilitati Bluetooth, l'hai sperimentato tu stesso. Ad esempio, se acquisti un mouse senza fili, la prima volta che lo accendi, lo associ al dispositivo con cui prevedi di utilizzarlo. Potresti accendere il mouse, quindi andare alle impostazioni Bluetooth sul tuo computer per accoppiare il dispositivo una volta che vedi il suo nome in un elenco di accessori Bluetooth nelle vicinanze. Un computer può gestire molte connessioni Bluetooth contemporaneamente in base alla progettazione. Potresti voler usare un mouse, una tastiera e delle cuffie senza fili.

I produttori di questi accessori, tuttavia, limiteranno i collegamenti a uno alla volta. Si desidera che la tastiera digiti solo sul computer o che le cuffie ascoltino in modo specifico il telefono. Alcuni consentono all'utente di accoppiare il dispositivo con più computer, tablet o telefoni, ma possono essere autorizzati a connettersi solo con uno alla volta. Tutto dipende da ciò che il produttore ha deciso che fosse ragionevole per il loro prodotto.

Alcuni dispositivi richiedono un codice per la sicurezza durante l'associazione con un altro dispositivo. Questo è un esempio di autenticazionee garantisce che il dispositivo con cui stai impostando quella relazione di fiducia sia quello che pensi che sia, piuttosto che un altro dispositivo da qualche altra parte nell'ambiente. Ad esempio, molte auto ti consentono di rispondere alle chiamate senza staccare le mani dal volante. La prima volta che si desidera utilizzare questa funzione, sarà necessario accoppiare il telefono e il sistema audio dell'auto utilizzando il display di intrattenimento dell'auto e lo smartphone insieme. L'auto ti fornisce un numero da digitare. Il telefono ti consente di sapere che un dispositivo vuole accoppiarsi utilizzando un codice numerico. Immettere il codice dal display di intrattenimento per confermare che si tratta di un accoppiamento autorizzato. Dopodiché, puoi utilizzare il sistema telefonico vivavoce senza dover mai accoppiare di nuovo.

L'utente ha anche il controllo sulla visibilità di un dispositivo su altri dispositivi Bluetooth. Su un computer o uno smartphone, ad esempio, puoi anche semplicemente impostare la modalità Bluetooth del dispositivo su "non rilevabile" o semplicemente disabilitare il Bluetooth fino a quando non ne avrai bisogno di nuovo.

Pubblicato originariamente: 11 novembre 2019

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