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Bluetooth ist ein Standard für die drahtlose Verbindung mobiler Geräte und steht als Konkurrent zu Wireless LAN. Der Name Bluetooth heißt frei übersetzt "Blauzahn" und ist abgeleitet vom dänischen König Harald Blåtand. Diesem König gelang es große Bereiche von Skandinavien unter seiner Herrschaft zu vereinen. So soll auch das Funknetzwerk "Bluetooth" große Bereiche Mobiler Geräte zu einem Netzwerk vereinen.

 Seit wann gibt es Bluetooth?

Bluetooth wurde 1994 vom Mobiltelefon Hersteller "Ericsson" als Ersatz für die Kabelgebundene Verbindung zwischen Mobiltelefon und Computer entwickelt. In den darauf folgenden Jahren verbesserte die Firma Ericsson diesen Standard immer weiter bis sich dann 1998 neben Ericsson noch weitere Firmen zur Arbeitsgruppe "Bluetooth SIG" (Bluetooth Special Interest Group) zusammengeschlossen haben. Von da an konzentrierte man sich nicht nur auf den Mobiltelefon Markt sondern wollte Bluetooth als Übertragungsstandard für alle mobilen Geräte etablieren. Dazu sollte Bluetooth bei niedrigem Energieverbrauch wie ein Netzwerk alle erdenklichen Daten übertragen können. Im Jahr 2000 erschien das Erste Handy mit Bluetooth-Technik. Seit 2002 ist Bluetooth jetzt auch als offizieller "IEEE 802.15.1 (Institute of Electrical and Electronics Engineers)" Standard anerkannt.

 Wie funktioniert Bluetooth?

Bluetooth hat man so entwickelt, dass es mit möglichst wenig Energie einen hohen Nutzen liefert. Somit eignet sich Bluetooth besonders für den Einsatz in mobilen Geräten, die sowieso mit Energie sehr sparsam umgehen müssen. Auch hat man bei der Entwicklung darauf wert gelegt, dass ein Anwender eine Verbindung nicht noch aufwendig konfigurieren muss. Abgelegte Profile (siehe unten) erlauben es, dass man Bluetooth einfach nur einschalten muss und die Geräte verbinden sich fast selbstständig und wissen was das andere Gerät kann.
Bluetooth "funkt" im ISM-Band (Industrial Scientific Medical Band) zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz und ist (fast) weltweit Lizenzfrei nutzbar. Hier kann es aber Störungen anderer Funkverbindungen wie Wireless LAN, Schnurlostelefone oder Mikrowellen geben. Damit die Störungen bei einer Bluetooth Übertragung aber so gering wie möglich gehalten werden, nutzt man das so genannte "Frequenzsprungverfahren". Dabei wird die genutzte Frequenz mehrmals in der Sekunde gewechselt.

 Wozu dienen die Bluetooth Klassen?

Damit man den Stromverbrauch und auch die Sicherheit bei der Bluetooth-Verbindung noch flexibel halten kann, wurden drei Sendeleistungsklassen eingeführt. So braucht z.B. eine Verbindung bei einem Mobiltelefon nicht mit so einer hohen Leistung betrieben werden, da davon ausgegangen werden kann, dass ein "angeschlossenes" Bluetooth Gerät wie Computer oder Freisprecheinrichtung sich in unmittelbarer Nähe befindet. Eine Bluetooth-Karte für den Computer dagegen sollte mit voller Leistung betrieben werden, da es da meist auf die Überbrückung größerer Entfernungen ankommt. Folgende Sendeleistungsklassen wurden festgelegt:

  • Klasse I = 100mW, entspricht etwa 20 dBm (Dezibel Milliwatt) und hat eine Reichweite von ca. 100 m
  • Klasse II = 2,5 mW, entspricht etwa 4 dBm (Dezibel Milliwatt) und hat eine Reichweite von ca. 10 m
  • Klasse III = 1 mW, entspricht etwa 0 dBm (Dezibel Milliwatt) und hat eine Reichweite von ca. 1 m

Man sollte aber bedenken, dass mit geeigneter Technik diese Reichweiten vergrößert werden können! So soll es z.B. möglich sein, mit einer speziellen "Richtantenne" und Sichtverbindung, ein Handy mit eingeschaltetem Bluetooth noch aus über 1,5 km Entfernung anzusprechen!

 Welche Geschwindigkeit ist möglich?

Ist eine Bluetooth Verbindung aufgebaut, stehen mehrere Übertragungskanäle zur Verfügung. Es gibt dabei so genannte synchrone Kanäle und es gibt einen asynchronen Datenkanal.
Bis zur Bluetooth Version 1.2 ist eine Datenübertragungsgeschwindigkeit bei den synchronen Kanälen, oder auch "Leitungsvermittelte-Verbindung" (SCO) genannt, mit 64 kBit/s, also in etwa ISDN-Geschwindigkeit möglich. Diese Kanäle sind besonders für die Musik- und Sprachübertragung zu Kopfhörern oder Sprechgarnituren geeignet.
Über den asynchronen Datenkanal, der auch "Paketvermittlung" (ACL) genannt wird, können Daten entweder "asymmetrisch" mit maximal 732,2 kBit/s in der einen und gleichzeitig mit 57,6 kBit/s in der anderen Richtung, oder "symmetrisch" mit 433,9 kBit/s in beide Richtungen übertragen werden. Dieser eignet sich somit gut zum Austausch von Daten, da es hier auf hohe Geschwindigkeiten ankommt.

Bis zur Version 1.2 beträgt die Übertragungsleistung einer Bluetooth-Verbindung somit etwa 1 MB/s, abzüglich der Kontrolldaten bleiben ca. 800 kBit/s für reine Daten übrig.

Mit Bluetooth Version 2.0 wurde eine Datenbeschleunigung mit dem Namen "EDR" (Enhanced Data Rate) oder auf deutsch (verbesserte Datenrate) eingeführt. EDR beschleunigt eine Datenverbindung um etwa das Dreifache. Die Übertragungsleistung einer Verbindung mit Version 2.0 steigt somit auf 3 MBit/s, abzüglich der Kontrolldaten bleiben noch etwa 2,1 MBit/s übrig.

Da es immer auf eine hohe Datenübertragungsrate ankommt, wurde mit Bluetooth 3.0 nochmals an der Geschwindigkeitsschraube gedreht. Durch die Einführung eines Highspeed-Kanals und der Umstellung auf eine andere Übertragungsart konnte die Geschwindigkeit auf 24 Mbit/s erhöht werden. Man plante sogar, bei Bluetooth 3.0 auf eine Geschwindigkeit bis 480 Mbit/s zu kommen. Dazu wollte man UWB (Ultrabreitband) als physikalische Übertragungsart und WiMedia MAC als Protokollschicht nutzen. Diese Planungen hat man allerdings Ende 2009 aufgegeben.

Mit der Version 4.0 wurde eine Low Energy Funktion entwickelt, die den Stromverbrauch deutlich reduziert. Bei Bluetooth 4.0 LE soll die Stromaufnahme unter 20 mA liegen. Im Idealfall sollen sogar nur 15 mA verbraucht werden. Theoretisch könnte man Bluetooth somit über Jahre mit einer Knopfzelle betreiben. Bei der Geschwindigkeit wurde nicht viel verändert. Auch die Version 4.0 liegt in etwa auf dem Niveau von Version 3.0. Im Low Energy Modus soll immer noch 1 MBit/s möglich sein.

 Welche Bluetooth Versionen gibt es bisher?

Bis heute (2013) sind folgend Bluetooth Versionen erschienen:

  • Version 1.0: Die erste Bluetooth-Version erschien 1999. Diese war noch mit Fehlern behaftet und man erkannte schon bald Sicherheitsprobleme.
  • Version 1.1: Kurz darauf erschien die Version 1.1. Es wurden Fehler beseitigt und neue Funktionen hinzugefügt.
  • Version 1.2: Im Jahr 2003 kam diese Version heraus. Es wurden weitere Verbesserungen unternommen. Besonders die Störanfälligkeit wurde durch das ständige wechseln der Frequenz deutlich verbessert.
  • Version 2.0: 2004 wurde mit der Version 2.0 und dem Beschleuniger "EDR" eine große Veränderung unternommen. Bluetooth ist nun etwa dreimal so schnell wie vorher.
  • Version 2.1: Im August 2007 erschien die sogenannte Lisbon Release auch mit dem Beschleuniger "EDR". Mit dieser können nun Geräte einfacher miteinander "verbunden" werden (Secure Simple Pairing) und Quality of Service (QoS) für eine besser Güte der Verbindung.
  • Version 3.0: Im April 2009 wurde diese Version (Seattle Release) offiziell verabschiedet. Hier wird als wichtigste Neuerung die Unterstützung eines Highspeed-Kanals eingeführt (Version 3.0+HS). Dieser Kanal arbeitet ähnlich wie ein heutiges Funknetzwerk (WLAN) bzw. UWB (Ultra Wide Band - auf Deutsch: Ultra-Breitband-Technologie). In Version 3.0 funktioniert die Kommunikation zwischen den einzelnen Geräten Peer-to-Peer und nicht wie bisher per Multicast. Multicast Verbindungen werden von einem Punkt zu einer Gruppe von Geräten aufgebaut. Ein Gerät ist dabei der "Sender" die anderen "Empfänger". Bei Peer-to-Peer Verbindungen ist jedes Gerät gleichberechtigt, kann also nicht nur Daten senden, sondern auch empfangen.
    Version 3.0 gibt es auch als "EDR" Version und nennt sich entsprechend Version 3.0 + EDR.
  • Version 4.0: Das ist die derzeit (2013) aktuelle Version. Bluetooth 4.0 wurde im Dezember 2009 verabschiedet und stellte als Hauptneuerung neue Profile zu Low Energy zur Verfügung. Low Energy bei Bluetooth bewirkt die Reduzierung des Stromverbrauchs durch kürzere Aufbauzeiten einer Übertragung. In weniger als fünf Millisekunden kann so eine Übertragung aufgebaut und es kann diese jetzt bis zu einer Entfernung von 100 Metern aufrecht gehalten werden. Das ist besonders bei Mobilgeräten von großem Vorteil, da eine Verbindung jetzt deutlich stabiler gehalten werden kann und das bei geringerem Energieverbrauch.

 Können sich mehrere Geräte gleichzeitig verbinden?

Bluetooth bis zu Version 2.1 ist im Prinzip ein Netzwerk und wird "Piconet" genannt, es können darin bis zu 255 Geräte miteinander verbunden werden. Von diesen 255 Geräten können aber maximal nur 8 "Aktiv" sein, die anderen stehen auf "Abruf". Wird ein solches Gerät, welches auf "Abruf" steht angesprochen, muss ein anderes Gerät in den "Abruf-Modus" wechseln und das neue Gerät ist sofort einsatzbereit.
Ein Bluetooth Piconet besteht immer aus einem "Master", und bis zu sieben "Slaves". In jedem Piconet darf es nur ein "Master" Gerät geben. Das "Master" Gerät übernimmt die Steuerung des Piconet und ist für den Verbindungsaufbau zu den "Slaves" verantwortlich. Für die "Master" Geräte bestimmt man meistens Handys, Computer oder PDA's. "Slave" Geräte sind z.B. Drucker oder Kopfhörer. Wobei allerdings fast jedes Gerät zum "Master" werden kann.
Es ist möglich, dass ein Gerät in mehreren Piconetzen gleichzeitig angemeldet ist. Somit könnte z.B. ein Drucker per Bluetooth gleichzeitig mit zwei Computern verbunden werden, so dass man von beiden Computern drucken kann.
Allerdings darf jedes Gerät nur in einem Piconet als Master fungieren. Auch möglich ist es, dass ein Gerät z.B. in einem Piconet als "Master" funktioniert und gleichzeitig als "Slave" in einem anderen Piconet angemeldet ist.
Es können bis zu zehn solcher "Piconetze" miteinander verbunden werden. Diesen Zusammenschluss nennt man dann "Scatternet. Dieser Ausdruck kommt aus dem englischen und steht für "scatter" = ausstreuen.

Hier noch ein Beispiel: Hat man zwei Computer und einen Drucker die über Bluetooth kommunizieren sollen, bildet man am besten zwei Piconetze. Beide Computer übernehmen in jedem dieser Piconetze die "Master" Funktion. Damit können beide Computer jetzt den Drucker in ihr Piconetz als "Slave" einbinden. Damit man auch Daten zwischen den Computern austauschen kann, bindet man an jedem Computer dann den anderen als "Slave" ein.

Ab Bluetooth 3.0 ist ein verbindungsloser Betrieb in Sende- und Empfangsrichtung möglich. So können Daten wie in einem Standartnetzwerk zwischen den verbundenen Geräten hin und her geschickt werden. Die Einteilung in "Master" und "Slave" entfällt somit.

 Wie wird eine Verbindung aufgebaut?

Nehmen zwei Bluetooth-Geräte Kontakt zueinender auf wird eine Authentifizierungsfunktion, die bereits im Bluetooth-Standard festgelegt ist, gestartet. Dazu tauschen die Geräte eine 48 Bit lange Seriennummer (Mac-Adresse) aus, die am entsprechend anderen Gerät akzeptiert werden muss. Nun tauschen die Geräte noch ihre Profile (siehe unten) aus. Anhand dieser Profile erkennen die Geräte nun was das andere Gerät kann. Erst danach besteht die Verbindung. Diesen Abgleich muss man nur einmal durchführen. Bei der nächsten "Verbindung" erkennen sich die Geräte dann sofort. Dazu werden so genannte "Protokolle" angelegt.
Darüber hinaus können die Daten noch mit einem 128-Bit Schlüssel kodiert werden. Dieser Schlüssel wird bei jedem Verbindungsaufbau automatisch gewechselt.

Seit 2005 wird vermehrt auch NFC (Near Field Communication, auf deutsch „Nahfeldkommunikation") eingesetzt, um eine Verbindung zwischen zwei Bluetooth Geräten herzustellen. Dafür benutzt Bluetooth das zusätzliche RF-Protokoll.

 Ist eine Bluetooth Verbindung dann sicher?

Gegenfrage: Ist ein Kopierschutz sicher? Man kann nur sagen, dass Bluetooth üblicher Weise eine recht sichere Verbindung aufbaut. Einen Profi, der es auf den Angriff per Bluetooth abgesehen hat, wird man oft nicht aufhalten können.
Bei Tonübertragungen wird ein Abhören durch das Frequenzsprungverfahren deutlich erschwert. Bei Datenverbindungen z.B. zwischen zwei Handys wird beim ersten Verbindungsaufbau zweier unbekannter Geräte immer eine Bestätigung verlangt. Darüber hinaus besitzt Bluetooth eine relativ geringe Reichweite, was bereits einen natürlichen Schutz darstellt.
Allerdings muss man auch selber für die Sicherheit sorgen: Werden PIN's benötigt sollten diese möglichst lang gewählt werden. Bluetooth sollte man immer nur dann einschalten, wenn man es auch wirklich benötigt. In Bereichen mit vielen Menschen (Flughäfen, Bus, Bahn) sollte man auf Bluetooth verzichten. Im Handy möglichst immer den "Sichtbarkeitsmodus" deaktivieren. Darüber hinaus immer wachsam sein, wenn eine Verbindungsbestätigung verlangt wird!

2005 ist es Forschern gelungen, eine Bluetooth Verbindung zu knacken. Es wurde mit einem Störsignal deine bestehende Bluetooth Verbindung unterbrochen. Die Geräte versuchen daraufhin, eine neue Verbindung herzustellen. Diesen Verbindungsaufbau belauscht dann der Eindringling und schaltet sich in diese Verbindung. Wenn ein nummerischer PIN gefragt wird, wird dieser in Windeseile mit der so genannten Brute-Force-Methode (austesten der einzelnen Zahlen) ermittelt. Bei dieser Methode hilft sogar der "Unsichtbarkeitsmodus" nichts.
Abhilfe schaffen gegen solche Angriffe nur lange PIN-Schlüssel mit mehr als 8 Stellen oder feste auf den Geräten gespeicherte Schlüssel. Wird die Verbindung dann unterbrochen, wird kein neuer PIN angefordert, sondern die Verbindung wird mit dem bereits gespeicherten Schlüssel wieder hergestellt.

 Was könnte ein Eindringling machen?

Im Prinzip ist Bluetooth ein Netzwerk. Das heißt, gelingt es einem Profi per Bluetooth Zugang zu einem Gerät zu bekommen, ist fast alles möglich! Je nach Gerät und unterstützten Profilen, könnte der Eindringling Daten runter kopieren, Daten löschen oder verändern, er könnte Telefonverbindungen aufbauen oder SMS unter dem Namen des Besitzers verschicken und nicht zu vergessen, es können persönliche Daten (Bilder, Kontakte) eingesehen werden.

 Wie werden die Geräte unterschieden?

Damit z.B. ein Computer über Bluetooth einen Drucker als solchen erkennt, gibt es festgelegte Profile. Diese werden bei der "Kontaktaufnahme" unter den Geräten ausgetauscht. Wird in einem Raum z.B. ein Kopfhörer und ein Drucker per Bluetooth mit dem Computer verbunden, wird der Computer z.B. nie zu druckende Daten an den Kopfhörer senden.
Aber auch diese Profile wurden im laufe der Zeit ständig erweitert. Das aktuelle Profil für die Übertragung von Audiodaten zu Kopfhörern ist z.B. "A2DP". Damit sich der Bluetooth Kopfhörer auch z.B. mit dem Handy koppeln kann, müssen beide Geräte dieses Profil unterstützen.

Hier eine alphabetische Liste aller wichtigen Bluetooth Profile:

Profil  Profilbeschreibung  Funktion des Profils 
A2DP  Advanced Audio Distribution Profile  Audio Übertragungen 
AVRCP  Audio Video Remote Control Profile  Fernbedienung für Audio und Video  
BIP  Basic Imaging Profile  Bild Übertragungen im JPEG Format 
BPP  Basic Printing Profile  Einfache Druckdienste  
CIP  Common ISDN Access Profile  ISDN Verbindung über CAPI Schnittstelle 
CTP  Cordless Telephony Profile  Schnurloses telefonieren 
DUN  Dial-up Networking Profile  Verbindung über Access Point ins Internet 
ESDP  Extended Service Discovery Profile  Erweiterte Erkennung von Bluetooth Geräten 
FAX, FAXP FAX Profile  Profil für die Faxübertragung 
OBEX-FTP File Transfer Profile  Datenaustausch über TCP/IP 
GAP  Generic Access Profile  Verbinden von Bluetooth Geräten 
GAVDP  Generic AV Distribution Profile  Übertragung von Audio- & Videosignalen 
GOEP  Generic Object Exchange Profile  Austausch von Objekten (Dateien, Visitenkarten) 
HCRP  Hardcopy Cable Replacement Profile  Dokumentenausgabe auf Druckern 
HDP Health Device Profile sichere Verbindung zwischen medizinischen Geräten
HFP  Hands Free Profile  Verbindung zu Auto- Freisprechanlagen 
HID  Human Interface Device Profile  Verbindung zu Tastaturen & Mäusen 
HSP  Headset Profile  Verbindung zu Kopfhörern 
INTP, ICP Intercom Profile  Sprechfunk Funktion (Walkie-Talkies) 
LAP  LAN Access Profile (nur Version < 1.2)  Verbindung zu Netzwerken 
MAP Message Access Profile Nachrichtenaustausch zwischen Geräten
MDP  Medical Device Profile  Verbindung medizinischer Geräte 
OBEX Object Exchange generische Datenübertragung zwischen Geräten
OPP  Object Push Profile  Adress- und Terminaustausch 
PAN  Personal Area Networking Profile  Verbindung / Erstellung eines Netzwerkes 
PBA, PBAP Phonebook Access Profile Lesezugriff auf Telefonbuch
SAP, SIM, rSAP SIM Access Profile  Zugriff auf die Handy SIM-Karte 
SCO Synchronous Connection-Oriented link Zugriff auf ein Hadset (Mikrofon und Lautsprecher)
SDAP  Service Discovery Application Profile  Sucht Bluetooth Geräte in Reichweite 
SPP  Serial Port Profile  Simuliert eine Serielle Schnittstelle 
SYNCH, SYNC Synchronisation Profile  Datenabgleich zwischen Geräten 
VDP Video Distribution Profile Übertragung von Videodaten

 Welche Vorteile hat Bluetooth?

Es gibt neben Bluetooth noch Infrarot (IrDA), Wireless LAN und NFC (Near Field Communication) als verbreitete Drahtlose Datenverbindung. Bluetooth hat seit der Version 2.x deutlich an Geschwindigkeit zugelegt. Bis zur V1.2 galt Bluetooth als die langsamste Verbindungsmöglichkeit. Bluetooth ist sehr günstig herzustellen, kompakt aufzubauen und benötigt am wenigsten Strom und ist damit erste Wahl bei mobilen Geräten. Auch benötigt man bei Bluetooth keinen direkten Sichtkontakt. IrDA hingegen benötigt immer Sichtkontakt und ist nur für sehr geringe Entfernungen geeignet. NFC verbreitet sich inzwischen bei mobilen Geräten auch sehr schnell, wobei hierfür eine nahezu direkte Berührung der Geräte erfolgen muss.

 Fazit

Bluetooth gehört die Zukunft! Nachdem nun mit der V2.x auch die Geschwindigkeit stimmt, verwenden immer weniger Hersteller IrDA (Infrarot). Bluetooth hingegen findet Einzug in immer mehr Geräten. Nicht nur in Handys oder PDA's findet man heute Bluetooth, auch in medizinischen Geräten, Spielkonsolen, Spielzeug und in der kompletten Unterhaltungselektronik wird immer häufiger Bluetooth eingesetzt.

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Letzte Aktualisierung: 25.02.2017
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