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2024-01-20
蓝牙基础知识课件
目录
蓝牙技术概述
蓝牙协议栈与标准
蓝牙设备类型与角色
蓝牙通信过程详解
蓝牙安全性与隐私保护
蓝牙技术应用实例分析
蓝牙技术概述
蓝牙（Bluetooth）是一种无线通讯技术标准，用于在固定和移动设备之间建立短距离的数据连接。
蓝牙技术最初由瑞典公司Ericsson于1994年创立，旨在实现无线耳机与移动电话之间的连接。
随着技术的发展和普及，蓝牙已成为一种广泛应用于各种电子设备的无线通信技术标准。
手机与外设连接
智能家居
医疗保健
工业自动化
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如无线耳机、音箱、键盘等。
如灯光控制、智能门锁、温度调节等。
如无线医疗设备、健康监测等。
如无线传感器网络、远程控制等。
蓝牙协议栈与标准
蓝牙协议栈的组成
蓝牙核心协议（Baseband、LMP、L2CAP、SDP）
蓝牙中间件协议（RFCOMM、TCS、OBEX）
蓝牙应用协议（PPP、UDP、TCP、IP、WAP、WAP2、OPP、FTP、HTTP）
提供频率和信道选择，以及物理层数据包的发送和接收。
物理层
负责跳频和蓝牙设备及服务发现，以及连接建立和管理。
基带层
链路管理层
负责链路的建立、配置和安全控制。
逻辑链路控制和适配协议层
提供复用和多路复用、协议复用和流量控制等。
蓝牙标准分类
蓝牙基础速率（BR）
蓝牙低能耗（BLE）
蓝牙标准内容
设备间通信的标准和规范
数据传输的标准和规范
设备发现和服务发现的标准和规范
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蓝牙2.1+EDR
进一步改善了连接稳定性和兼容性，引入了SNIFF模式以降低功耗。
改善了数据传输效率，支持多角色同时工作。
蓝牙4.1
进一步提高了数据传输速率和隐私保护能力。
蓝牙4.2
引入了更远的传输距离和更高的传输速率，同时改善了室内定位精度。
蓝牙5.0
蓝牙设备类型与角色
在蓝牙网络中，主设备负责提供时钟信号和控制通信过程。它具有主动发起连接、管理连接和断开连接的能力。
主设备（Master）
从设备在蓝牙网络中扮演被动角色，它接收主设备的时钟信号并遵循主设备的通信指令。从设备不能主动发起连接，只能响应主设备的连接请求。
从设备（Slave）
广播者（Broadcaster）
广播者设备不断向外发送广播信号，以便其他设备能够发现并连接到它。广播者通常处于可被发现模式，以便其他设备能够扫描到它的存在。
观察者（Observer）
观察者设备负责扫描并接收广播者发送的广播信号。观察者可以监听多个广播者，但不会主动发起连接。当观察者发现感兴趣的广播者时，它可以向该广播者发送连接请求。
点对点通信（Point-to-Point）：在这种通信模式下，两个蓝牙设备之间建立直接的连接，进行数据交换。这种通信方式适用于如耳机与手机之间的连接。
点对多点通信（Point-to-Multipoint）：在这种通信模式下，一个主设备可以与多个从设备建立连接，进行数据交换。主设备负责管理连接和同步各个从设备的通信。这种通信方式适用于如一个手机同时连接多个蓝牙设备的场景。
广播模式（BroadcastMode）：在这种模式下，广播者设备向外发送广播信号，而观察者设备负责接收这些信号。广播信号可以包含一些基本的信息，如设备名称、服务信息等。观察者可以通过监听广播信号来发现附近的蓝牙设备。这种模式适用于如室内定位、广告推送等应用场景。
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蓝牙通信过程详解
通过广播和扫描的方式发现周围的蓝牙设备。
一个设备向另一个设备发送连接请求，包含设备地址、连接参数等信息。
连接请求
设备发现
连接响应：被请求设备对连接请求进行响应，确认连接参数并建立连接。
确定双方设备支持的蓝牙版本，以确保兼容性。
蓝牙版本
设备地址
连接间隔
唯一标识设备的地址，用于建立连接过程中的设备识别。
设备间进行数据交换的时间间隔，影响通信的实时性和功耗。
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用户手动断开连接或关闭蓝牙功能。
用户操作
通过心跳包或定时检测等方式检测连接状态，发现连接断开时及时进行处理。
断开检测
重连机制
在检测到连接断开后，自动尝试重新建立连接，确保通信的连续性。
错误处理
在重连失败或无法恢复通信时，向用户报告错误信息并提供相应的解决方案。
蓝牙安全性与隐私保护
加密技术原理
通过对信息进行编码和转换，使得未经授权的用户无法获取和理解原始信息内容。
蓝牙中的加密技术应用
蓝牙采用多种加密技术，如AES加密、E0加密等，确保数据传输过程中的安全性和必威体育官网网址性。
VS
蓝牙设备间通过配对过程进行身份验证，包括数字比较、JustWorks和OutofBand等方式。
安全性分析
数字比较方式存在中间人攻击风险；JustWorks方式安全性较低；OutofBand方式相
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