摘要：藍牙是一種支持設備短距離通信的無線電技術，近年來已經(jīng)成為研究的熱點問題并獲得了廣泛的應用。本文從藍牙技術的起源和特點講起，詳細介紹了藍牙系統(tǒng)的組成、藍牙技術的信息安全機制和藍牙技術的組網(wǎng)方案，最后對藍牙技術的發(fā)展做了展望。

關鍵詞：藍牙系統(tǒng)組成信息安全機制組網(wǎng)方案

1藍牙技術概況

1.1藍牙的起源

藍牙的名字來源于10世紀丹麥國王HaraldBlatand，因為他十分喜歡吃藍梅，所以牙齒每天都帶著藍色。藍牙將當時的瑞典、芬蘭與丹麥都統(tǒng)一了起來。1999年12月1日，藍牙特殊利益集團——BluetoothSIG了藍牙技術最新標準1.0B版。發(fā)展至今，加盟的公司已超過2000多家。一項公開的全球統(tǒng)一的技術規(guī)范能得到工業(yè)界如此廣泛的關注和支持是前所未有的。當然，這主要得益于藍牙技術本身所具有的廣闊應用前景和誘人的商機。

1.2藍牙技術的特點

當今信息化的一個重要方面就是因特網(wǎng)(Internet)和移動通信(mobilecommunication)的迅猛發(fā)展。它使得人們的生活方式、工作方式以及思維方式都發(fā)生了巨大的變化，同時也刺激人們對電腦以外的各種數(shù)據(jù)源和網(wǎng)絡服務的需求日益增長。智能家庭網(wǎng)絡的出現(xiàn)和發(fā)展給信息社會注入了新的生機和活力，而藍牙(Bluetooth)技術的日趨成熟無疑給這個新的浪潮起到了推波助瀾的作用。

一、藍牙網(wǎng)絡的前景

家庭網(wǎng)絡是指在家庭和社會的信息網(wǎng)絡相連之前，將家庭內部所有的信息設備連接起來而形成的網(wǎng)絡。顯然，連接家庭網(wǎng)絡最理想的技術是無線通信技術，它用微波取代了傳統(tǒng)網(wǎng)絡中錯綜復雜的電纜。目前，關于該技術有不少產(chǎn)品和標準，如Butterfly,Diamond,Proxim,Shavewave等公司的產(chǎn)品，其中最具有代表性的是Bluetooth和HomeRF兩種技術。Bluetooth的優(yōu)勢在于全球標準的統(tǒng)一，具有互操作性，以及能非常方便地實現(xiàn)快速、靈活、安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)和語音通信，因此Bluetooth技術在家庭無線網(wǎng)絡系統(tǒng)中的發(fā)展?jié)摿薮?。系統(tǒng)設計藍牙的載波選用在全球公用的2.4GHz工科醫(yī)學（ISM）頻帶，并采用跳頻擴譜技術（FHSS）。跳頻速率為1600次/s，以2.45GHz為中心頻率最多可得到79個1MHz帶寬的信道。藍牙設備采用的是GFSK調制技術，其傳輸速率為1Mb/s，實際有效速率最高可達721Kb/s，傳輸距離為10m。語音傳輸采用連續(xù)可變斜率調制編碼（CVSD）技術，通信協(xié)議則采用時分多址（TDMA）協(xié)議。遵循Bluetooth協(xié)議的各類數(shù)據(jù)和語音設備都能夠以無線方式接入到公共網(wǎng)絡系統(tǒng)中（如Internet,Intranet）序的干擾。

二、藍牙技術

藍牙技術是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環(huán)境建立一個特別連接。其程序寫在一個9x9mm的微芯片中。例如，如果把藍牙技術引入到移動電話和膝上型電腦中，就可以去掉移動電話與膝上型電腦之間的令人討厭的連接電纜而而通過無線使其建立通信。打印機、PDA、桌上型電腦、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設備都可以成為藍牙系統(tǒng)的一部分。除此之外，藍牙無線技術還為已存在的數(shù)字網(wǎng)絡和外設提供通用接口以組建一個遠離固定網(wǎng)絡的個人特別連接設備群。藍牙工作在全球通用的2.4GHzISM(即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段。藍牙的數(shù)據(jù)速率為1Mb/s。時分雙工傳輸方案被用來實現(xiàn)全雙工傳輸。ISM頻帶是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻帶，因此使用其中的某個頻段都會遇到不可預測的干擾源。例如某些家電、無繩電話、汽車房開門器、微波爐等等，都可能是干擾。為此，藍牙特別設計了快速確認和跳頻方案以確保鏈路穩(wěn)定。跳頻技術是把頻帶分成若干個跳頻信道（hopchannel），在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列（即一定的規(guī)律，技術上叫做"偽隨機碼"，就是"假"的隨機碼）不斷地從一個信道"跳"到另一個信道，只有收發(fā)雙方是按這個規(guī)律進行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進行干擾；跳頻的瞬時帶寬是很窄的，但通過擴展頻譜技術使這個窄帶寬成百倍地擴展成寬頻帶，使干擾可能的影響變成很小。與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。FEC（ForwardErrorCorrection，前向糾錯）的使用抑制了長距離鏈路的隨機噪音。應用了二進制調頻（FM）技術的跳頻收發(fā)器被用來抑制干擾和防止衰落。藍牙基帶協(xié)議是電路交換與分組交換的結合。在被保留的時隙中可以傳輸同步數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包以不同的頻率發(fā)送。一個數(shù)據(jù)包名義上占用一個時隙，但實際上可以被擴展到占用5個時隙。藍牙可以支持異步數(shù)據(jù)信道、多達3個的同時進行的同步話音信道，還可以用一個信道同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音。每個話音信道支持64kb/s同步話音鏈路。異步信道可以支持一端最大速率為721kb/s而另一端速率為57.6kb/s的不對稱連接，也可以支持43.2kb/s的對稱連接。

三、藍牙網(wǎng)絡系統(tǒng)組成

[論文關鍵詞]藍牙（Bluetooth）跳頻通

[論文摘要]藍牙計劃基本上是一個無線傳輸?shù)挠媱?，不需要透過實質線路，在一定的距離范圍內，可以傳輸可觀的資料量，當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數(shù)十公里內皆可傳達，而是數(shù)十至數(shù)百公尺內的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機，只要有裝設藍牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸，眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸。

一、前言

越來越多數(shù)字電子產(chǎn)品借著新科技提升本身的性能和實力。以目前發(fā)展的趨勢來看，未來消費性電子產(chǎn)品將有兩個重要的發(fā)展指標，一是使用藍牙技術這類開放技術，以無線，局域網(wǎng)絡，可攜帶式設備成為網(wǎng)絡體的延伸。另一項則是內存規(guī)格的統(tǒng)一，加密以及輕量化應用。

無論您喜不喜歡，“藍牙計劃”這個名詞幾乎已到了無孔不入的境界，不論是商業(yè)財經(jīng)臺還是一般大眾電視臺，都不只一次以上報導這個計劃的進展與新聞，話雖如此，但卻很少人了解此計劃的原意與來龍去脈，只知道有這樣一個計劃正如火如荼地進行，且聲勢浩大、似乎充滿無限希望。可預見的，未來與藍牙計劃相關的新聞只會更多，因為計劃正一步步實現(xiàn)中。

藍牙(Bluetooth)簡單講就是一種電信、計算機的無線傳輸技術。單從字面上很難了解藍牙是個怎么樣的技術，他不像“GSM”一樣可以望文生義。簡單的說藍牙是一種無線網(wǎng)絡與消費性電子產(chǎn)品之通訊技術，透過無線傳輸和基頻模塊構成，其快速響應和跳頻系統(tǒng)的特性使無線傳輸更佳穩(wěn)定。可以應用在各種電子產(chǎn)品如：筆記型計算機、行動電話、數(shù)字相機和其它相類似電子產(chǎn)品等。

1藍牙的結構體系

藍牙協(xié)議棧的體系結構如圖1所示。它是由底層硬件模塊，中間層和高端應用層三大部分組成。

1.1藍牙的底層模塊

底層模塊是藍牙技術的核心模塊，所有嵌入藍牙技術的設備都必須包括底層模塊。它主要由鏈路管理層LMP（LinkManagerProtocol）、基帶層BB（BaseBand）和射頻RF（RodioFraquency）組成。其功能是：無線連接層（RF）通過2.4GHz無需申請的ISM頻段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸；它主要定義了工作在此頻段的藍牙接收機應滿足的需求；其帶層（BB）提供了兩種不同的物理鏈路（同步面向連接路SCOSynchronousConnectionOriented和異步無連接鏈路ACLAsynchronousConnectionLess），負責跳頻和藍牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸，且對所有類型的數(shù)據(jù)包提供了不同層次的前向糾錯碼FEC（FrequencyErrorCorrection）或循環(huán)沉余度差錯校驗CTC（CyclicRedundancyCheck）；LMP層負責兩個或多個設備鏈路的建立和拆除及鏈路的安全和控制，如鑒權和加密、控制和協(xié)商基帶包的大小等，它為上層軟件模塊提供了不同的訪問入口；藍牙主機控制器接口HCI（HostCntrollerInterface）由基帶控制器、連接管理器、控制和事件寄存器等組成。它是藍牙協(xié)議中軟硬件之間的接口，提供了一個調用下層BB、LM、狀態(tài)和控制寄存器等硬件的統(tǒng)一命令，上、下兩個模塊接口之間的消息和數(shù)據(jù)的傳遞必須通過HCI的解釋才能進行。HCI層以上的協(xié)議軟件實體運行在主機上，而HCI以下的功能由藍牙設備來完成，二者之間通過傳輸層進行交互。

1.2中間協(xié)議層

中間協(xié)議層由邏輯鏈路控制與適配協(xié)議L2CAP（LogicalLinkControlandAdaptationProtocol）、服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議SDP（ServiceDiscoveryProtocol）、串口仿真協(xié)議或稱線纜替換協(xié)議（RFCOM）和二進制電話控制協(xié)議TCS（TelephonyControlprotocolSpectocol）組成。L2CAP是藍牙協(xié)議棧的核心組成部分，也是其它協(xié)議實現(xiàn)的基礎。它位于基帶之上，向上層提供面向連接和無連接的數(shù)據(jù)服務。它主要完成數(shù)據(jù)的拆裝、服務質量控制、協(xié)議的復用、分組的分割和重組（SegmentationAndReassembly）及組提取等功能。L2CAP允許高達64KB的數(shù)據(jù)分組。SDP是一個基于客戶/服務器結構的協(xié)議。它工作在L2CAP層之上，為上層應用程序提供一種機制來發(fā)現(xiàn)可用的服務及其屬性，而服務屬性包括服務的類型及該服務所需的機制或協(xié)議信息。RFCOMM是一個仿真有線鏈路的無線數(shù)據(jù)仿真協(xié)議，符合ETSI標準的TS07.10串口仿真協(xié)議。它在藍牙基帶上仿真RS-232的控制和數(shù)據(jù)信號，為原先使用串行連接的上層業(yè)務提供傳送能力。TCS是一個基于ITU-TQ.931建議的采用面向比特的協(xié)議，它定義了用于藍牙設備之間建立語音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令（CallControlSignalling），并負責處理藍廾設備組的移動管理過程。

摘要：對藍牙協(xié)議體系中的基帶數(shù)據(jù)傳輸機理進行分析，為進一步對藍牙技術做全面深入的研究和開發(fā)應用奠定基礎。在介紹了基本概念的基礎上，重點對藍牙設備連接、數(shù)據(jù)傳輸和安全機制等內容做了分析和討論。

關鍵詞：藍牙基帶數(shù)據(jù)傳輸設備連接

藍牙（Bluetooth）是一種新型、開放、低成本、短距離的無線連接接技術，可取代短距離的電纜，實現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的無線傳輸。這種有效、廉價的無線連接技術可以方便地將計算機及外設、移動電話、掌上電腦、信息家電等設備連接起來，在它可達到的范圍內使各種信息化移動便攜設備都能實現(xiàn)無縫資源共享，還可通過無線局域網(wǎng)（WirelessLAN）與Internet連接，實現(xiàn)多媒體信息的無線傳輸。

藍牙系統(tǒng)采用分散式（Scatter）結構，設備間以及從方式構成微微網(wǎng)（Piconet），支持點對點和點對多點通信。它采用GFSK調制，抗干擾性能好，通過快速跳頻和短包技術來減少同頻干擾，保證傳輸?shù)目煽啃?。使用的頻段為無需申請許可的2.4GHz的ISM頻段。

藍牙協(xié)議從協(xié)議來源大致分為四部分：核心協(xié)議、電纜替代協(xié)議（RECOMM）、電路控制協(xié)議和選用協(xié)議。其中核心協(xié)議是藍牙專利協(xié)議，完全由藍牙SIG開發(fā)，包括基帶協(xié)議（BB）、連接管理協(xié)議（LMP）、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）以及服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）。藍牙協(xié)議從體系結構又可分為底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高端應用層三大部分，其中鏈路管理層（LM）、基帶(BB)和射頻層（RF）構成藍牙的底層模塊。由此可見，基帶層是藍牙協(xié)議的重要組成部分。本文主要對藍牙技術中最重要的基帶數(shù)據(jù)傳輸機理進行分析。

1基帶協(xié)議概述

摘要：基于IEEE1451標準和藍牙協(xié)議提出藍牙無線傳感器結構模型，并就具體的抄表系統(tǒng)完成藍牙傳感器的設計。該傳感器不僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)檢測和傳輸?shù)臒o線化，同時也提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性能。

關鍵詞：IEEE1451標準藍牙協(xié)議無線傳感器無線抄表

引言

IEEE1451.2是智能傳感器接口模塊標準。它提供了將傳感器和變送器連接到網(wǎng)絡的接口標準，主要用于實現(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡化。IEEE1451.2標準采用通用的A/D或D/A轉換裝置作為傳感器的I/O接口，將各種傳感器模擬量轉換成標準規(guī)定格式的數(shù)據(jù)，連同一個小存儲器—傳感器電子數(shù)據(jù)表TEDS（TransducerElectronicDataSheet），與標準規(guī)定的處理器目標模型—網(wǎng)絡適配器NCAP（NetworkCapableApplicationProcess）連接。如此，數(shù)據(jù)可以按網(wǎng)絡規(guī)定的協(xié)議接入網(wǎng)絡。該標準結構模型提供了一個連接智能變送器的接口模型STIM（SmartTransducerInterfaceModule）NCAP的10線標準接口—變送獨立接口TII（TransducerIndependenceInterface）。

圖1

采用上述IEEE1451標準實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡化的同時，無線通信技術被引入原有傳感器以實現(xiàn)無線化也是傳感器當前的研究熱點，是今后傳感器發(fā)展的一個重要方向。尤其隨著藍牙技術應用的失言以及其芯片價格的進一步下調，將藍牙技術引入傳感器以實現(xiàn)傳感器的無線化已成為可能。目前絕大多數(shù)抄表系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)檢測和傳輸，主要是有線方式進行。本文將給出基于IEEE1451.2和藍牙協(xié)議的無線抄表傳感器的具體實現(xiàn)，以實現(xiàn)抄表系統(tǒng)的無線化。

摘要：介紹了藍牙技術的體系結構及特點，并結合Transilica公司生產(chǎn)的Onechip藍牙產(chǎn)品TR0700單芯片，分析了硬件實現(xiàn)模式。

關鍵詞：藍牙技術硬件實現(xiàn)鏈路管理與控制跳頻

藍牙技術是一項新興的技術。它的主要目的是在全世界建立一個短距離的無線通信標準。它使用2.4GHz～2.5GHz的ISM（IndustrionScientifcMedical）頻段來傳送話音和數(shù)據(jù)。運用成熟、實用、先進的無線技術來代替電纜，它提供了低成本、低功耗的無線接口，使所有固定和移動設備通過微微網(wǎng)PAN（PersonalAreaNetwork）連接起來，諸如：計算機系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)、無繩電話系統(tǒng)、通信設備等，相互通信，實現(xiàn)資源共享。藍牙技術支持多種電子設備之間的短距離無線通信，這種通信不需要任何線纜，亦不需要用戶直接手工干涉；每當一個嵌入了藍牙技術的設備發(fā)覺另一同樣嵌入藍牙技術的設備，它們就能自動同步，相互通信，實現(xiàn)資源共享。

1藍牙的結構體系

藍牙協(xié)議棧的體系結構如圖1所示。它是由底層硬件模塊，中間層和高端應用層三大部分組成。

1.1藍牙的底層模塊

1藍牙的安全機制

藍牙采取的安全機制適用于對等通信情況，即雙方以相同方式實現(xiàn)認證與加密規(guī)程。鏈路層使用4個實體提供安全性：一個公開的藍牙設備地址，長度為48bit；認證密鑰，長度為128bit；加密密鑰，長度為8～128bit；隨機數(shù)，長度為128bit。以下重點討論藍牙安全機制的組成及相關算法。

1．1隨機數(shù)發(fā)生器

隨機數(shù)發(fā)生器在藍牙標準中有重要應用，例如在生成認證密鑰和加密密鑰中以及查詢-應答方案中等。產(chǎn)生隨機數(shù)的理想方法是使用具有隨機物理特性的真實隨機數(shù)·發(fā)生器，例如某些電子器件的熱噪聲等，但是在實際應用中通常利用基于軟件實現(xiàn)的偽隨機數(shù)發(fā)生器。藍牙系統(tǒng)對于隨機數(shù)的要求是“隨機生成”和“非重復性”?！半S機生成”是指不可能以明顯大于零的概率(對于長度為L位的藍牙加密密鑰，概率大于1／2L)估計出隨機數(shù)值。

目前在眾多類型的偽隨機數(shù)發(fā)生器中，線性同余發(fā)生器(LinearCongruentialGenerator)被最廣泛地研究與使用。其表達式為：

Xn+1=αXn+c(modm)n≥0。

摘要：重點分析了藍牙的信息安全機制，對其各部分的算法及實現(xiàn)步驟進行了詳細討論。并對現(xiàn)有藍牙規(guī)范安全性做了一定的評估，根據(jù)其不足提出了由DES算法構建的一種新的安全機制，能夠滿足安全性要求較高的藍牙應用。

關鍵詞：藍牙密鑰DES算法安全機制

藍牙作為一種新興的短距離無線通信技術已經(jīng)在各個領域得到廣泛應用，它提供低成本、低功耗、近距離的無線通信，構成固定與移動設備通信環(huán)境中的個人網(wǎng)絡，使得近距離內各種信息設備能夠實現(xiàn)無縫資源共享。

由于藍牙通信標準是以無線電波作為媒介，第三方可能輕易截獲信息，所以藍牙技術必須采取一定的安全保護機制，尤其在電子交易應用時。為了提供使用的安全性和信息的可信度，系統(tǒng)必須在應用層和鏈路層提供安全措施。

本文重點討論了藍牙信息安全機制的構成原理及相關算法，并指出其在安全性方面存在的不足與問題。因為對于大多數(shù)需要將保密放在首位來考慮的應用來說，藍牙現(xiàn)行標準所提供的數(shù)據(jù)安全性是不夠的。藍牙現(xiàn)行規(guī)范采用的128位密鑰長度的序列的加密在某些情況下可以被破解。本文同時提出了一種藍牙安全機制的改進方案，即采用DES加密體制構建強健的加鑰算法，能夠在計算上證明此加密算法是安全可靠的。

1藍牙的安全機制

摘要：根據(jù)2003年藍牙世界大會上的信息，就目前藍牙技術的現(xiàn)狀及發(fā)展作一探討。

關鍵詞：藍牙現(xiàn)狀發(fā)展

藍牙(Bluetooth)是由東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞于1998年5月共同提出的近距離無線數(shù)字通信的技術標準。其目標是實現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速度1Mb／s(有效傳輸速度為721kb／s)、最大傳輸距離為10米，用戶不必經(jīng)過申請便可利用2．4GHz的ISM(工業(yè)、科學、醫(yī)學)頻帶，在其上設立79個帶寬為1MHz的信道，用每秒鐘切換1600次的頻率、滾齒方式的頻譜擴散技術來實現(xiàn)電波的收發(fā)。

目前，藍牙標準化集團BluetoothSIG(特別興趣小組)的成員企業(yè)數(shù)已達到2000家以上。除了原創(chuàng)的5家廠商之外，包括康柏(Compaq)、戴爾(Dell)、摩托羅拉(Motorola)、Qualcom、BMW及卡西歐(Casio)等均已加入，所有廠商已達成知識產(chǎn)權共享的協(xié)議，以推廣此項技術。在技術標準方面，藍牙協(xié)會已在1999年7月推出Bluetooth1．0之標準。而我國亦至少有12家廠商、組織已加入Bluetooth國際聯(lián)盟，同時國內也在1999年初成立國內的BluetoothSIG，以促進技術引進、市場及技術資訊擴展、應用推廣等工作。

1目前藍牙技術的現(xiàn)狀

1．1發(fā)展迅速，應用廣泛