2 Minuten Technik: Bluetooth

Als bei den ersten Handys die Kopfhörerbuchsen verschwanden, stieß auch der Letzte auf den kabellosen Übertragungsstandard Bluetooth. Der existiert schon seit den 1990er Jahren, hat aber erst im letzten Jahrzehnt den Sprung in viele Wohnzimmer (und auf Milliarden Geräte) geschafft. Und während viele diese Technik wie selbstverständlich nutzen, zögern andere, diesen Schritt zu gehen. Was man über Bluetooth wissen muss, lesen Sie hier!

Wo kommt Bluetooth her?

1998 gründeten Firmen wie Ericsson, IBM, Nokia und viel andere einen Interessenverband zur Einrichtung eines kabellosen Übertragungsstandards. Er sollte schnell verfügbar, unkompliziert einzurichten und (zuerst) eine Reichweite von ein paar Metern haben. Man wollte schlicht die Kabel zwischen den Geräten ersetzen. Kernelemente wurden in einer niederländisch-schwedischen Zusammenarbeit erschaffen, was sich auch in der Namensgebung niederschlug. Der ungewöhnliche Name Bluetooth ist der nordischen Herkunft der Erfinder geschuldet, hier stand der alt-dänische König Harald I. „Blauzahn“ Gormsson Pate. Ob dieser Mann wirklich besondere Zähne hatte (man vermutete früher, er habe in Massen Blaubeeren gegessen), ist aber nicht überliefert. Dafür soll er sehr kommunikativ gewesen sein, was natürlich bestens zum Thema passte. Das Bluetooth-Logo ist entsprechend historisch zusammengesetzt, man bildete aus den Runen Hagalaz und Berkano das Zeichen, welches wohl jeder kennt.

Wie funktioniert die Übertragung?

In jedem BT-Gerät ist ein Chip mit einer Sende- und Empfangseinheit. Bluetooth nutzt für seine Übertragung ein Hochfrequenzband zwischen 2,402 und 2,480 GHz, wie viele andere Geräte (z.B. Router) auch. Allerdings gibt es eine kleine Besonderheit, das Frequenzsprungverfahren. Diese Technik wurde im 2. Weltkrieg von Hedy Lamarr (mit-)erfunden, die größere Bekanntheit als Hollywoodstar und „schönste Frau der Welt“ erlangte. Damals wollte man damit Torpedos steuern, heute nutzen wir die Technologie weitaus friedlicher. Bluetooth springt dabei in atemberaubender Geschwindigkeit über 79 Kanäle, die jeweils im 1-MHz-Abstand verteilt liegen. Das erhöht sowohl die Abhörsicherheit (weil Außenstehende nicht wissen, auf welcher Frequenz zunächst gesendet wird), als auch die Störanfälligkeit durch die Signale anderer Geräte.

Das berühmte Runen-Logo

Wo wird Bluetooth eingesetzt?

Man nutzt Bluetooth häufig im Bereich Entertainment, Steuerung und Kommunikation, die Freisprechanlage in PKWs ist hier nur ein Beispiel. Doch hat die Technik schon längst andere Bereiche erobert. So haben viele Spielzeuge heute Bluetooth, z.B. in Form von Controllern für Spielkonsolen oder „intelligenten“ Puppen, die miteinander kommunizieren können. Alarmanlagen, Sicherheitskameras und auch Schlüsselsysteme laufen häufig über Bluetooth, aber auch variable Prothesen, Hörgeräte oder Insulinpumpen. In der modernen Industrie ist Bluetooth neben WLAN längst Standard, wenn z.B. Maschinen und Rechner miteinander kommunizieren. Man schätzt, dass es mittlerweile weitaus mehr Bluetooth-fähige Geräte als Menschen gibt. Bluetooth bietet dort eine gute Alternative, wo Daten in eher gemächlicher Geschwindigkeit ausgetauscht werden müssen. Die maximale Übertragungsrate von 2 MBit/s liegt weit unterhalb WLAN oder gar Kabellösungen.

Pairing

Als Pairing bezeichnet man den Vorgang, bei dem zwei Bluetooth-Geräte (z.B. ein Handy und ein Kopfhörer) das erste Mal Kontakt zueinander aufnehmen. Dazu müssen sie jeweils in Reichweite des anderen Geräts sein und der Pairing-Modus muss aktiviert werden, damit die Geräte aktiv suchen. Je nach Gerät ist das Pairing ganz unterschiedlich einzuleiten. Bei Kopfhörern muss meist ein Knopf für eine bestimmte Zeit gedrückt werden, Router haben oftmals eigens eine Taste dafür. Beim PC muss man sich durch die Einstellungen klicken und dort die Suche nach einem Pairing-Partner manuell starten. Jedes Gerät identifiziert sich mit einer 48 bit langen MAC-Adresse, die weltweit einzigartig ist. Meistens muss man dann auf dem Handy, Computer oder Fernseher einen Code oder eine sonstige Bestätigung eingeben, um ein Gerät zu verbinden. Wurde eine Verbindung bereits eingerichtet, wird beim nächsten Mal das Gerät automatisch verbunden. Je nach Bluetooth-Klasse (es gibt drei) ist die Reichweite bei der Datenübertragung unterschiedlich groß. Die meisten Geräte für den Privatgebrauch haben Bluetooth-Klasse II oder III, was ca. 20 / 10 Meter Reichweite entspricht und den Profistandard I, der auch 100 Meter überbrücken kann. Sind aber z.B. Wände dazwischen, verringert sich die Reichtweite natürlich massiv.

Wenn alles miteinander verbunden ist

Profile

Es können sehr unterschiedliche Daten via Bluetooth versendet werden, dafür werden jeweils verschiedene Profile genutzt. So wird für einen Audio-Stream ein anderes Profil (A2DP) verwendet, als z.B. für einfache Sensor-Daten (GATT). Je nachdem, für welche Anwendungsfälle ein Gerät gedacht ist, sind entsprechende Profile implementiert. So hat ein Handy sehr viele Funktionen und Profile(Übertragung von Bildern, Telefonie, Verbindung mit dem Headset, etc.), während ein Temperatursensor eher überschaubare Aufgaben und daher weniger Profile hat. Manche Profile unterliegen dabei besonderen Sicherheitsmaßnahmen, wie z.B. bei medizinischen Geräten. Wenn beim Herzschrittmacher oder künstlicher Beatmung Übertragungsfehler passieren, wird es kritisch. Es werden auch beständig neue Profile entwickelt, denn, spätestens seit dem Internet of Things wachsen die Aufgabengebiete immer weiter.

Sicherheit

Neben dem erhöhten Stromverbrauch, der sich besonders bei mobilen Geräten negativ auswirkte, waren Sicherheitsprobleme lange Zeit ein ständiger Kritikpunkt dieser Technik. Noch heute rät man Smartphone-Besitzern gerne, Bluetooth bei Nichtgebrauch zu deaktivieren. Natürlich haben die Bluetooth-Entwickler sich dies zu Herzen genommen und immer weiter in diese Richtung entwickelt. Ab der Version 4.0 (von 2010) bemühte man sich ernsthaft um bessere Sicherheit, die durch eine AES-Verschlüsselung mit 128 Bit umgesetzt wurde. Was blieb (und bis heute bleibt!) ist die Gefahr einer unerwünschten Kopplung. Normalerweise muss man jedes Pairing bestätigen, Ende 2017 wurde jedoch eine weitere Lücke entdeckt, mit der man ohne auch Zustimmung Kontakt zu Bluetooth-Geräten herstellen konnte. So konnte man an Daten von den Geräten gelangen oder Malware aufspielen. Zwar kamen schnell Updates der großen Hersteller heraus, jedoch sind auf vielen älteren Geräte wie Smartphones, Kameras oder auch Spielzeugen immer noch die alten Bluetooth-Versionen aktiviert – und die sind weiterhin angreifbar. Man geht hier von 5 Milliarden „verwundbaren“ Geräten aus. Aktuell sind wir bei Bluetooth Version 5, wo man mit weniger Energie weitere Distanzen überbrücken kann und die Übertragungsgeschwindigkeit auf 2 Megabit pro Sekunde angehoben wurde. Auch hier hat man wieder an der Sicherheit gedreht – wie seit über einem Jahrzehnt schon. Wann (oder ob!) Bluetooth eine wirklich sichere Technik sein wird, gehört daher zu den spannendsten Fragen. Dennoch wird eine weitere Verbreitung nur eine Frage der Zeit sein, zu praktisch und kostengünstig ist dieser Standard!

Was mich interessieren würde: Nutzen Sie Bluetooth-Geräte oder halten Sie Kabeln und WLAN weiter die Treue? Wie sind Ihre Erfahrungen?