Wireless e Bluetooth

Wireless

In informatica, il termine wireless (dall'inglese senza fili) indica i sistemi d’interconnessione tra dispositivi (computer, palmari, mouse, tastiere, stampanti, modem ecc.) che non fanno uso di cavi. I sistemi tradizionali basati su connessioni cablate sono detti wired.
Il mezzo di trasporto dell’informazione può essere un segnale radio, la luce infrarossa o un fascio laser.
I principali standard di riferimento sono:
• Bluetooth per la connessione computer-periferiche (usato anche per connessioni tra telefoni cellulari).
• IEEE 802.11 per le reti WLAN (vedi Wi-Fi).
o HIPERLAN.
• IEEE 802.16 per le reti metropolitane WMAN.
• GPRS e EDGE per la trasmissione dati sulla rete telefonica GSM.
• Progetto Open Spectrum.

Reti wireless

Le reti wireless sono generalmente intese come reti LAN informatiche che, a differenza delle tradizionali connessioni tramite cavi in rame (UTP/F TP/ STP), utilizzano vettori radio.

Wi-Fi

Wi-Fi, abbreviazione di Wireless Fidelity, è il nome commerciale delle reti locali senza fili (WLAN) basate sulle specifiche IEEE 802.1 1. Un dispositivo, anche se conforme a queste specifiche, non può utilizzare il logo ufficiale Wi-Fi a meno di aver superato le procedure di certificazione stabilite dal consorzio Wi-Fi Alliance; pertanto la presenza del marchio Wi-Fi su di un dispositivo dovrebbe garantirne l’interoperabilità con gli altri dispositivi certificati, anche se prodotti da aziende differenti.
I sistemi wireless (wi-fi, bluetooth, ecc.) producono campi elettromagnetici a 2.400 MHz (microonde) con misurazione di 0,5 V/m alla distanza di 150/200 cm. Sono presenti due tipi di classi: portata fino a 10 e 100 metri. Ancora allo studio da parte di alcuni ricercatori americani la potenziale pericolosità di un’esposizione prolungata alle onde radio dei sistemi Wi-fi.
Si sospetta cancro e leucemia. Nel frattempo alcuni esperti consigliano di non sostate a lungo a meno di 3/5 metri dai sistemi di trasmissione, spostate le antenne in una zona lontana dall’operatore.

Applicazioni del Wi-Fi

Scheda Wi-Fi per portatile

Le reti Wi-Fi (Wireless Fidelity) sono infrastrutture relativamente economiche e di veloce attivazione e permettono di realizzare sistemi flessibili per la trasmissione di dati usando frequenze radio, estendendo o collegando reti esistenti ovvero creandone di nuove. È plausibile pensare che le reti nei tempi futuri saranno sempre più realizzate in modo Wireless.
La fonte di connettività a banda larga può essere via cavo (ADSL o HDSL), oppure via satellite.
Oggi esistono connessioni a internet satellitari bidirezionali, che consentono veloci flussi di navigazione sia in download sia in upload. La trasmissione satellitare ha tempi di latenza molto maggiori di una normale connessione ADSL. È pertanto errato parlare di ADSL satellitare. Una volta iniziato l'invio di pacchetti procede velocemente (megabit al secondo), ma il tempo di attesa perché inizi l'invio dei pacchetti (tempo di latenza) e dell'ordine di 1-2 minuti a fronte dei pochi secondi necessari per iniziare il download di un file o di una pagina Web. Per via della latenza molto alta le connessioni satellitari sono più lente di una connessione analogica.
Dalla fonte di banda, si può espandere la rete attraverso la tecnologia Wi-Fi.
L'istallazione delle antenne è semplice. Si tratta di antenne piccole: normalmente sono scatoli larghi circa 20 cm e spessi qualche centimetro, ma possono essere anche più piccole.
Le coperture di queste antenne sono fondamentalmente di due tipi: omnidirezionali e direttive. Le antenne omnidirezionali sono utilizzate di norma per distribuire la connettività all'interno di uffici, o comunque in zone private e relativamente piccole. Oppure, con raggi d'azione più grandi, si possono coprire aree pubbliche (come aeroporti, centri commerciali, ecc.). Con le antenne direzionali è invece possibile coprire grandi distanze, definibili in termini di chilometri, e sono utili proprio per portare la banda larga nei territori scoperti dalla rete cablata. In questo caso, è possibile aggregare più reti in un'unica grande rete, portando la banda in zone altrimenti scollegate.
Con un access point è possibile coprire con banda larga tino a una distanza di 300 metri teorici (uso domestico) se non v'è alcuna barriera in linea d'aria; alla presenza di muri, alberi o altre barriere il segnale decade a 150 metri; pero con 2-3 antenne direzionali dal costo ancora inferiore la copertura dell'access point sale da 150 metri a 1 km, più di un ordine di grandezza. Il segnale delle antenne direzionali, diversamente da quello dell'access point, è sufficientemente potente (in termini di Watt di potenza trasmissiva) da mantenere lo stesso raggio di copertura di 1 km, inalterato anche alla presenza di barriere in linea d'aria. Una buona rete e capillare (molti nodi, antenne TV che rimbalzano il segnale e access point) è standardizzata. Meno conta lo standard Wireless utilizzato; l'EVOLUZIONE della tecnologia, col superamento dello standard e mancata interoperabilità con le nuove reti, è un fattore messo in conto nella progettazione delle reti.
L'architettura internet è del tutto simile ai tradizionali ISP che forniscono un punto d'accesso (il 1112) agli utenti che si collegano da remoto. Il logo Wi-fi certifica l’interoperabilità del prodotto con gli altri aventi la stessa certificazione. Wi-fi è il logo della Wi-Fi Alliance (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) che testa e certifica la compatibilità dei componenti Wireless con gli standard 802.11X (della famiglia 802.11). In molti sostengono che i dispositivi Wi-Fi sostituiranno i telefoni cellulari e le reti GSM. Nel futuro più prossimo, costituiscono ostacoli a questo fatto: l’impossibilità del roaming e delle scelte di autenticazione (8O2.1X, SIM e RADIUS), la limitatezza dello spettro di frequenze disponibili e del raggio di azione del Wi-Fi.
Molti operatori iniziano a vendere dispositivi mobili per accedere a internet, che collegano schede wireless dei cellulari e ricevitori wi-fi per trarre benefici da entrambi i sistemi. Ci si attende che in futuro i sistemi Wireless operino normalmente fra una pluralità di sistemi radio. Talvolta, il termine è utilizzato per indicare Wi-fi, poiché la larghezza di banda e le prestazioni sono analoghe a quelle promesse dagli standard dei telefoni 3G.
La principale differenza fra il cellulare e il Wi-fi è che il primo utilizza frequenze per cui si è pagata una licenza, mentre il wi-fi utilizza frequenze libere (militari e non) e gratuitamente disponibili.
In molti pensano che il futuro degli accessi Wireless passi per le frequenze libere, a discapito delle licenze dei grandi operatori.
Accessi wi-fi sono disponibili in aeroporti, stazioni ferroviarie, internet cafè sparsi per il mondo. In Europa e diffusa la rete dei "Totem Freestation".
Esistono anche città, gruppi o singoli individui che hanno costruito reti Wi-fi adottando un regolamento comune per garantirne l'interoperabilità (http://www.freenetworks.org/peeringhtml).
Nel wireless community network è disponibile un elenco mondiale delle reti Wi-fi.

Protocolli usati

Alcune reti si affidano al protocollo DLSR oppure a OSPF, come il network Wireless Leiden. La maggior parte utilizza software open - source, o pubblica il suo set-up di configurazione sotto licenza open source (come GPL o Creative Commons, di recente riconosciuta da apposita legge in sede UE).
Il protocollo lavora su frequenze di 2.4 gigahertz e 5.4 gigahertz (nel caso di HiperLan 2), utilizza un software diverso come protocollo e copre un raggio di 2-3 km dall’antenna con potenze d‘emissione dell'ordine dei decimi di watt (come quelle dell'antenna di un telefonino che sono di decimi di Watt per i cellulari normali e inferiori a quelle di 1 Watt dei cellulari satellitari). Esistono antenne che lavorano su frequenze del Wi-fi e di HiperLan, alzando in questo modo la copertura.
Con una serie di rilanci successivi che mettono in serie un certo numero di antenne HiperLan si coprono fino a 20 km teorici e 11 effettivi.

Wi-fi e digital divide

Per i bassissimi costi della tecnologia, il wi-fi è la soluzione principale per il digital divide, che esclude ben 10 mln d’italiani dalla banda larga. Le antenne Wi-fi generalmente sono parabole poste sui tralicci della corrente elettrica e dietro i campanili che tipicamente sono i punti più alti nel paesaggio nazionale. Ciò evita un onere elevato per la costruzione di torrette dedicate alle antenne delle singole case che sono poste sui tetti.
È importante porre in alto i trasmettitori perché in assenza di barriere in linea d'aria il segnale dell’access point copre il doppio della distanza. Le antenne direzionali che amplificano il segnale dell'access point, a parità di distanza in cui è ricevibile il segnale, sono utilizzabili da più utenze se poste in alto.

Vantaggi del wi-fi

Molte reti riescono a fornire la cifratura dei dati e il roaming potendosi spostare dalla copertura di un access point a un altro senza una caduta della connessione internet, al di fuori del raggio d'azione che delimita un hot - spot. Diversamente dal cellulare, l'esistenza di uno standard certificato garantisce l’interoperabilità fra apparecchio e rete anche all'estero, senza i costi della cablatura (essendo tecnologia wireless) per una più rapida e facile installazione ed espansione successiva della rete. La presenza di parecchi produttori ha creato una notevole concorrenza abbassando di molto i prezzi iniziali di questa tecnologia.

Svantaggi del wi-fi

Il tempo di latenza delle schede wi-fi è concretamente superiore a quelle basate su cavo. Questo particolare è però trascurabile se l'unico utilizzo che si fa di una rete locale è la navigazione internet.

Wi-fi e riservatezza

La maggior parte delle reti wi-fi non prevede alcuna protezione da un uso non autorizzato. Molte utenze business e residenziali non sono disposte a mettere in sicurezza il loro access point al prezzo di chiudere la connessione agli altri utenti dell'area. È diventata norma di netiquette lasciare aperto l'access point, potendovi accedere dalla strada.
I deterrenti a un uso non autorizzato includono la soppressione dello SSID per identificare la rete wireless (sia essa realizzata mediante uno o più access point), abilitando l'accesso soltanto a terminali di cui è noto l'indirizzo MAC, e vari standard di cifratura dei dati. Gli access point più vecchi non supportano pero adeguate misure di sicurezza per impedire lo sniffing dei dati e d’indirizzi MAC validi per entrare. Normalmente resta libero l'access point per entrare in internet e si cerca una protezione software per bloccare l'accesso alla rete locale.
La ricerca nel tempo libero di access point wireless è nota come wardriving. Spesso accade di utilizzare reti altrui senza autorizzazione. Senza nemmeno accorgersene, può capitare di inviare dati alla rete sbagliata, visualizzando un nome quando nella scheda wireless prevale la sintonizzazione su una rete dal segnale più forte (il segnale inviato dal nostro terminale è ricevuto da entrambe, ma quella "oscurata" dopo un po’ fa cadere la connessione wi-fi che non è always-on, ricevendo pacchetti di risposta che non riguardano nulla con quelli trasmessi, mentre 1'utente dialoga con la rete più potente).
Se user e password sono salvate oppure se la rete è non protetta e non li richiede, è possibile che qualche applicazione già aperta utilizzi la rete senza che l'utente se ne accorga (ad es. uno spyware o un trojan per trasmettere dati di nascosto o danneggiare a distanza il pc).

Prospettive future del wi-fi

Wi-fi è usato da anni in tutto il mondo per portare connettività veloce nelle zone isolate e nei piccoli centri. In America si è sperimentata anche un’integrazione con la telefonia mobile, dove il wi-fi dovrebbe sostituire le vecchie antenne GSM/GPRS/UMTS, con una nuova rete in grado di dare le velocità sperate e i servizi di videotelefonia, laddove l'UMTS si è rivelato un fallimento, che ha messo in luce l’esigenza di non intervenire solo sui protocolli e sul software, ma di un investimento ben più consistente per aggiornare un’infrastruttura ventennale obsoleta.
Ci sono prospettive di integrare fonia fissa e mobile in un unico apparecchio che con lo stesso numero funzioni da fisso/cordless nel raggio di 300 metri da casa, e oltre come un normale cellulare.
Grazie al Wi-fi, anche i centri più piccoli hanno spesso possibilità di accesso veloce a Internet, pur non essendo coperti da ADSL.

Bluetooth

Bluetooth è un termine che identifica l'aderenza di un prodotto a uno standard industriale per un PAN sviluppato da Ericsson e in seguito formalizzato dalla Bluetooth Special Interest Group (SIG).
SIG è stata formalmente annunciata il 20 maggio 1999 ed è un’associazione formata da Sony Ericsson, IBM, Intel, Toshiba, Nokia e altre società che si sono aggiunte come associate o come membri aggiunti.

Introduzione

Il sistema prende il nome dal Re danese Harald Blatand (Harold Bluetooth in inglese), Re di Danimarca e di Norvegia che nel 940 riuscì a unificare le tribù della Danimarca, Norvegia e Svezia Lo standard Bluetooth nasce con l'obiettivo di unificare le varie tecnologie di connessione dei terminali mobili, dai computer ai microfoni passando per i telefoni cellulari e tutti i dispositivi che si possono interfacciare a un computer. Il logo del Bluetooth è una fusione delle rune legate alle lettere H e B. Questa è la storia ufficiale del nome Bluetooth sebbene sia diffusa la voce che la scelta del nome dipenda molto dal successo del libro "The Long Ships" di Frans Gunnar Bengtsson un best seller svedese ispirato alla tradizione vichinga.
Bluetooth fornisce un metodo standard, economico e sicuro per scambiare informazioni tra dispositivi diversi utilizzando onde radio. Questi dispositivi possono essere personal digital assistant (PDA), telefoni cellulari, portatili, computer, stampanti, macchine fotografiche, ecc. Bluetooth cerca i dispositivi coperti dal segnale (10 metri in ambienti chiusi) e li mette in comunicazione tra di loro.

Informazioni generali

Microfono Bluetooth

L'ultima versione delle specifiche Bluetooth adesso integrate nei dispositivi elettronici e l’1.2 sebbene da novembre 2004 i produttori abbiano accesso alle specifiche della versione 2.0 e quindi è probabile che nei prossimi mesi inizino a essere immessi sul mercato i primi dispositivi conformi alle specifiche 2.0.
Questo standard è stato progettato con l'obiettivo primario di ottenere bassi consumi, un corto raggio di azione (da 10 a 100 metri) e un basso costo di produzione per i dispositivi compatibili.
Lo standard doveva consentire il collegamento wireless tra periferiche come stampanti, tastiere, telefoni, microfoni, ecc, a computer o PDA o tra PDA e PDA.
I telefoni cellulari che integrano chip Bluetooth sono venduti in milioni di esemplari e sono abilitati a riconoscere e utilizzare periferiche Bluetooth in modo da svincolarsi dai cavi. BMW è stato il primo produttore di autoveicoli a integrate tecnologie Bluetooth nelle sue automobili in modo da consentire ai guidatori di rispondere al proprio telefono cellulare senza dover staccare le mani dal volante. Adesso molti altri produttori di autoveicoli forniscono, di serie o in opzione, vivavoce Bluetooth che integrati con l'autoradio dell'automobile permettono di utilizzare il cellulare mantenendo le mani sul volante e quindi aumentando la sicurezza della guida.



Adattatore Bluetooth USB per computer

Comunque lo standard include anche comunicazioni a lunga distanza tra dispositivi per realizzare delle LAN wireless. Ogni dispositivo Bluetooth è in grado di gestire simultaneamente la comunicazione con altri 7 dispositivi sebbene sia un collegamento di tipo master slave solo un dispositivo per volta può comunicare con il server. Questa rete minimale viene chiamata piconet. Le specifiche Bluetooth consentono di collegare due piconet in modo da espandere la rete. Dispositivi in grado di gestire due piconet e quindi in grado di fare da ponte tra le due reti dovrebbero apparire dei prossimi due anni. Ogni dispositivo Bluetooth è configurabile per cercare costantemente altri dispositivi e per collegarsi a questi. Può essere impostata una password per motivi di sicurezza se si ritiene necessario.
Il protocollo Bluetooth lavora nelle frequenze libere di 2.45 GHz. Per ridurre le interferenze, il protocollo divide la banda in 79 canali e rimedia a commutare tra i vari canali 1600 volte al secondo. La versione 1.1 e 1.2 del Bluetooth gestisce velocità di trasferimento fino a 723.1 kbit/s.
La versione 2.0 gestisce una modalità ad alta velocità che consente fino a 2.1Mbit/s. Questa modalità però aumenta la potenza assorbita. La nuova versione utilizza segnali più brevi e quindi riesce a dimezzare la potenza richiesta rispetto al Bluetooth 1.2 (a parità di traffico inviato). Bluetooth non è uno standard comparabile con il Wi-Fi giacché questo è un protocollo nato per fornire elevate velocità di trasmissione con un raggio maggiore, a costo di una maggior potenza dissipata e di un hardware molto più costoso. Infatti il Bluetooth crea una personal area network (PAN) mentre il Wi-FI crea una local area network. Il Bluetooth può essere paragonato al bus USB mentre il Wi-Fi può essere paragonato allo standard ethernet.
Molti adattatori Bluetooth sono disponibili in commercio, alcuni includono anche una porta IrDA.

Bluetooth integrate

I dispositivi Bluetooth sono modulari e possono essere espansi con dei livelli proprietari o delle porte UART. Il protocollo UART è lo standard industriale AT utilizzato dai dispositivi per gestire l‘emulazione dei collegamenti via cavo. Si ha convenienza nell'includerlo nei dispositivi Bluetooth solamente se si devono collegare dispositivi utilizzante lo standard seriale.

Bluetooth 1.0 e 1.0B

Le versioni 1.0 e 1.0B sono afflitte da molti problemi e spesso i prodotti di un costruttore hanno grosse difficoltà nel comunicare con il prodotto di un'altra società. Tra lo standard 1.0 e 1.0B vi sono state delle modifiche nel processo di verifica dell'indirizzo fisico associato a ogni dispositivo Bluetooth. Il vecchio metodo rendeva impossibile rimanere anonimi durante la comunicazione e quindi un utente malevolo dotato di uno scanner di frequenze poteva intercettare eventuali informazioni confidenziali. La versione B apportò anche delle modifiche alla gestione dell'ambiente Bluetooth in modo da migliorare l’interoperabilità.

Bluetooth 1.1

La versione 1.1 risolse errori introdotti nella versione l.0B e permise la comunicazione su canali non cifrati.

Bluetooth 1.2

Questa versione e compatibile con la precedente 1.1 e aggiunge le seguenti novità:
• Adaptive Frequency Hopping (AFH), questa tecnica fornisce maggior resistenza alle interferenze elettromagnetiche, badando a evitare di utilizzare i canali soggetti a forti interferenze.
• Fornisce una modalità di trasmissione ad alta velocità.
• Extended Synchronous Connections (eSCO), fornisce una modalità di trasmissione audio ad alta qualità, in caso di perdita dei dati questi sono ritrasmessi per migliorare la qualità audio.
• Rilevatore della qualità del segnale.
• Fornisce un’interfaccia per gestire fino a tre UART.
• Accesso alle informazioni di sincronizzazione per le applicazioni Bluetooth.

Bluetooth 2.0

La nuova versione è retro compatibile con la versione l.0 e offre i seguenti miglioramenti:
• Evita di saltare tra i canali per ragioni di sicurezza. Commutare tra i canali per aumentare la sicurezza non è una buona strategia, è relativamente semplice controllare tutte le frequenze simultaneamente, la nuova versione del Bluetooth utilizza la crittografia per garantire l’anonimato.
• Supporta le trasmissioni multi cast/broadcast, permette di trasmettere elevati flussi di dati senza controllo degli errori a più dispositivi simultaneamente.
• Enhanced Data Rate (EDR) porta la velocità di trasmissione a 2.l Mbit/s.
• Include una gestione della qualità del servizio.
• Protocollo per l'accesso a dispositivi condivisi.
• Tempi di risposta notevolmente ridotti.
• Dimezzamento della potenza utilizzata grazie all'utilizzo di segnali radio di minore potenza.

Usi futuri del Bluetooth

Nel novembre del 2003 Ben e Adam Laurie di A.L. Digital Ltd. scoprirono delle falle di sicurezza nel protocollo Bluetooth. Queste falle consentivano l'accesso a dati personali da parte di un estraneo. È da segnalare che i difetti riguardavano delle pessime implementazioni del protocollo e non affliggevano tutti i dispositivi Bluetooth.
In un esperimento successivo Martin Herfurt del trifinite Group ha dimostrato durante il CeBIT quanto era importante il problema della sicurezza. Utilizzando un nuovo tipo di attacco chiamato BlueBug è riuscito a forzare alcuni dispositivi.
Nell'aprile del 2004 l’esperto di sicurezza Stake rivelò la possibilità di forzare il Bluetooth e di accedere a una serie di dati personali. Il suo attacco si era basato su un’analisi dei dispositivi Bluetooth che gli aveva permesso di recuperare il codice utilizzato per cifrare la trasmissione dei dati.
Nell'agosto del 2004 durante il World-record-setting experiment è stato dimostrato che è possibile intercettare il segnale Blueetooth anche a un miglio di distanza utilizzando un'antenna direzionale a elevato guadagno e bassissima distorsione. Questo estende significativamente il possibile raggio di azione di un potenziale aggressore.

Sicurezza

Bluetooth utilizza l’algoritmo SAFER+ (Secure And Fast Encryption Routine) per autentificare i dispositivi e per generare la chiave utilizzata per cifrare i dati.

Profili Bluetooth

Per facilitare l'utilizzo dei dispositivi Bluetooth sono stati definiti una serie di profili, questi ultimi identificano una serie di possibili applicazioni. Sono stati definiti i seguenti profili:
• Generic Access Profile (GAP)
• Service Discovery Application Profile (SDAP)
• Cordless Telephony Profile (CTP)
• Intercom Profile (IP)
• Serial Port Profile (SPP)
• Headset Profile (HSP)
• Dial-up Networking Profile (DUNP)
• Fax Profile
• LAN Access Profile (LAP)
• Generic Object Exchange Profile (GOEP)
• Object Push Profile (OPP)
• File Transfer Profile (FTP)
• Synchronization Profile (SP)

Questi profili sono utilizzati per sincronizzare i Personal Information Manager (PIM).
Originariamente erano previsti per le reti a infrarossi ma in seguito il Bluetooth SIG ha deciso di includerli nelle sue specifiche per facilitare la sincronizzazione tra i vari dispositivi dell'utente.
Sono usualmente definiti IrMC Synchronization:
• Hands-Free Profile (HFP)
• Human Interface Device Profile (HID)
• Hard Copy Replacement Profile (HCRP)
• Basic Imaging Profile (BIP)
• Personal Area Networking Profile (PAN)
• Basic Printing Profile (BPP)
• Advanced Audio Distribution Profile (AZDP)
• Audio Video Remote Control Profile (AVRCP)
• SIM Access Profile (SAP) y

La compatibilità dei prodotti con i vari profili può essere verificata sul sito Bluetooth Qualification website.