Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

4.6.5. Bluetooth: уровень немодулированной передачи

Уровень немодулированной передачи (управления каналом связи) — это наиболее близкий к MAC-подуровню элемент иерархии Bluetooth. Он трансформирует простой поток бит в кадры и определяет некоторые ключевые форматы. В простейшем случае главный узел каждой пикосети выдает последовательности временных интервалов по 625 мкс, причем передача данных со стороны главного узла начинается в четных тактах, а со стороны подчиненных узлов — в нечетных. Эта схема, по сути дела, традиционное временное уплотнение, в котором главная сторона получает одну половину временных интервалов, а подчиненные делят между собой вторую. Кадры могут быть длиной 1, 3 или 5 тактов.

В каждом кадре уходит 126 служебных бит на код доступа и заголовок, кроме того, время установки занимает 250—260 мкс на переключение частоты, чтобы позволить недорогим радиосхемам становиться устойчивыми. Полезные данные кадра могут быть для конфиденциальности зашифрованы с помощью ключа, который выбирается, когда ведущее устройство соединяется с ведомым. Переключения частоты происходят только между кадрами, но не во время передачи кадра. В результате передача 5-тактового кадра намного более эффективна чем 1-тактового, потому что при тех же служебных расходах посылается больше данных.

Протокол управления соединениями устанавливает логические каналы, называемые соединениями (links), чтобы переносить кадры между главными и подчиненными устройствами, которым необходимо обнаруживать друг друга.

Прежде чем будет использоваться соединение, два устройства проходят процедуру сопряжения. Более старый метод сопряжения — оба устройства должны быть сконфигурированы с одним и тем же PIN-кодом из четырех цифр (PIN, Personal Identification Number — личный идентификационный номер). Соответствие PIN позволяет устройству знать, что оно соединилось с нужным удаленным устройством. Однако лишенные воображения пользователи и использование значений по умолчанию устройств, таких как «0000» и «1234» ведут к тому, что этот метод на практике обеспечивает не очень высокий уровень безопасности.

Новый безопасный простой метод сопряжения (secure simple pairing) позволяет пользователям подтвердить, что оба устройства показывают один и тот же ключ, или видеть ключ на одном устройстве и ввести его на втором. Этот метод более безопасен, потому что пользователи не должны выбирать или устанавливать PIN. Они просто подтверждают ключ, более длинный и произведенный устройством. Конечно, этот метод не может использоваться на некоторых устройствах с ограниченным вводом/ выводом, таких как беспроводные гарнитуры.

Когда сопряжение завершено, протокол устанавливает соединения. Существует два основных типа соединений. Первый вид называется SCO( Synchronous Connection Oriented— синхронный с установлением связи). Он предназначен для передачи данных в реальном масштабе времени — это требуется, например, при телефонных разговорах. Такой тип канала получает фиксированный временной интервал для передачи в каждом из направлений. У подчиненного узла может быть до трех соединений типа SCO с главным узлом, каждое из которых представляет собой аудиоканал PCM с пропускной способностью 64 000 бит/с. Из-за критичной ко времени передачи природы SCO кадры, переданные по данному типу канала, никогда не пересылаются заново. Вместо этого может быть использована прямая коррекция ошибок, обеспечивающая более надежное соединение.

Другой тип соединения называется ACL( Asynchronous Connectionless— асинхронный без установления связи). Этот тип связи используется для коммутации пакетов данных, которые могут появиться в произвольный момент времени. Трафик ACL доставляется по принципу максимально прилагаемых усилий для обеспечения сервиса. Никаких гарантий не дается. Кадры могут теряться и пересылаться повторно. У подчиненного узла может быть только одно ACL-соединение со своим главным узлом.

Данные, отправленные по ACL-соединению, появляются с уровня L2CAP. Этот уровень выполняет четыре основные функции. Во-первых, он принимает пакеты размером до 64 Кбайт с верхних уровней и разбивает их на кадры для передачи по физическому каналу. На противоположном конце этот же уровень используется для обратного действия — объединения кадров в пакеты.

Во-вторых, L2CAP занимается мультиплексированием и демультиплексированием множества источников пакетов. После сборки пакета он определяет, куда следует направить пакет (например, протоколу RFcomm или протоколу обнаружения сервисов).