BLE連載 #0 Bluetooth Low Energy にイチから挑む
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Bluetooth Low Energy を学ぼう
BLE ! BLE !
photo credit: Alexander-R via photopin cc
こんにちは。特に意味はないです。
とある勉強会で非常に良いきっかけを頂いたので、
この機に BLE（Bluetooth Low Energy）なら知ってるよ！
という人間に（自分が）なるための連載を開始します。
Bluetooth って何？
2.4GHz帯を用いたデジタル機器用の近距離無線通信規格。
Bluetoothは2.4GHz帯を79の周波数チャネルに分け、利用する周波数をランダムに変える周波数ホッピングを行いながら、半径10 - 100m程度のBluetooth搭載機器と、最大24Mbpsで無線通信を行う。モバイル通信における廉価な通信端末用の規格であり、それほど厳密な送受信の制御や秘匿性は考慮されていない。
1994年からエリクソン社で開発が始まったとのこと。
世界が変わるぜ！って昔TVでやってたのを思い出します。ごっついビデオカメラが全盛の時代です。
規格がどんどん進化していき、携帯電話、ヘッドフォン、カーナビ、デジタルオーディオプレーヤーなど、
現在では様々な場所でお目にかかることができます。
Bluetooth Low Energy って何？
Bluetooth Low energy = BLE (BTLE) とは、
元々 NOKIA が開発していた省電力の技術が、Bluetooth 本筋の規格にマージされ、Bluetooth 4.0 で日の目を見たものです。
なので、Bluetooth 4.0 以降は、BLE （省電力モードを持っている）ということです。
Windows 7,8, Mac OS X iOS, Android, Windows Phone, BlackBerry
など、現在のメインストリーム的なOSで、ネイティブレベルでサポートされています。
省電力を冠する通り、ボタン電池1つで数ヶ月～1年程度 稼働するようです。
そして、昨今話題の IoT （モノのインターネット Internet of Things）におけるキーテクノロジーであることから、一目おかれています。
Apple の iBeacon などにも使われていますね。
Bluetooth low energy - Wikipedia, the free encyclopedia
Bluetooth LE was originally introduced under the name Wibree by Nokia in 2006.[2] It was merged into the main Bluetooth standard in 2010 with the adoption of the Bluetooth Core Specification Version 4.0.
//...
Mobile operating systems including iOS, Android, Windows Phone and BlackBerry, as well as OS X and Windows 8, natively support Bluetooth low energy.
【連載】Bluetooth LE (1) Bluetooth Low Energy の基礎 (フェンリル | デベロッパーズブログ)
Bluetooth Low Energy (Bluetooth 4.0、BLE、BTLE、ともいわれます。以下 BLE と書きます) とは、2.4GHz の無線を使った近距離無線通信規格です。
従来の規格との比較は、下記 PDF がわかりやすいです。
Bluetooth 3.0 で、HS（High Speed）モードが追加された、（無線LANを利用して通信速度を最大24Mbpsに向上させた）等、今までの進化の履歴もわかります。
http://www.kumikomi.net/interface/sample/201305/if05_036.pdf
下記テーブルは Bluetooth low energy - Wikipedia, the free encyclopedia から僕が直訳した、従来の規格との比較表です。参考程度に。
| 技術仕様 | Classic Bluetooth 技術 | Bluetooth low energy 技術 |
|---|---|---|
| 距離/範囲 (理論最大値) | 100 m (330 ft) | 50 m (160 ft) |
| 無線データ（転送）レート | 1–3 Mbit/s | 1 Mbit/s |
| アプリケーション スループット | 0.7–2.1 Mbit/s | 0.27 Mbit/s |
| アクティブスレーブ数 | 7 | 未定義; 処理系依存 |
| セキュリティ | 56/128-bit 及びユーザー定義のアプリケーション層 | 128-bit AES with Counter Mode CBC-MAC 及びユーザー定義のアプリケーション層 |
| ロバスト性 | ※ Adaptive fast frequency hopping, FEC, fast ACK | ※ Adaptive frequency hopping, Lazy Acknowledgement, 24-bit CRC, 32-bit Message Integrity Check |
| レイテンシ(非接続状態から) | Typically 100 ms | 6 ms |
| データ送信トータル時間 (det.電池寿命) | 100 ms | 3 ms ,[citation needed] <3 ms[20] |
| 音声通信 | Yes 可 | No 不可 |
| ネットワークトポロジー | スキャッタネット | スキャッタネット |
| 電力消費 | 1 （リファレンス） | 0.01 to 0.5 (使用状態による) |
| ピーク電流 | <30 mA | <15 mA |
| 検知サービス | Yes | Yes |
| プロファイルコンセプト | Yes | Yes |
| 主な用途 | 携帯電話、携帯ゲーム、ヘッドセット、ステレオオーディオストリーミング、自動車、PC、プロキシミティ、セキュリティ、ヘルスケア、スポーツ＆フィットネス等。 | 携帯電話、携帯ゲーム、PC、時計、スポーツ＆フィットネス、ヘルスケア、セキュリティ＆プロクシミティ、自動車、家電、自動化、工業製品等。 |
※ Adaptive frequency hopping（AFH、適応型周波数ホッピング）とは、定常的に干渉が発生する周波数チャネルを避けて，他のチャネルだけを利用する周波数ホッピング方式です。無免許で使用可能な無線機器間での干渉を回避するために用いられます。
近未来
冒頭で述べましたように、
色々なモノがネットに接続できる時代になりつつあります。
あらゆる物をネットに接続するBluetooth 4.1規格が12月にリリースへ - PC Watch
店舗に iBeacon で決済が簡単に！とか、シームレスなサービスを！とか、バラ色だけの未来ではありません。
専門家からの視点によると、現在におけるIotのセキュリティは脆弱すぎる、とのこと。
セキュリティ面で裸である場合も多く想定されますので、クラッキングによる被害も念頭に置いて置きたいところです
ユーザーが攻撃を受けていると全く気づかない事態も容易に想像できます。
シマンテック ディレクターが警鐘! 「IoTのセキュリティは未成熟」 | マイナビニュース
世界のセキュリティ・ラボから - IoT実現に伴う新たな脅威の懸念：ITpro
ソフト・ハードの両面で、開発者自身が様々な対策を講じる必要がありそうですね。
必要がない接続は無効にする--IoT時代のセキュリティを考える - ZDNet Japan
続きます。
