Como funciona o Bluetooth?

Como funciona o Bluetooth? É uma tecnologia de rádio de curto alcance que conecta aparelhos sem cabos. Ela está em celulares, notebooks, automóveis, impressoras e fones, segundo o NIST.

A parte mais interessante é a forma como ele faz isso sem atrapalhar os outros sinais: ele muda de canal o tempo todo.

Explicado de forma simples

Imagine duas pessoas conversando num salão lotado, em que muitos grupos falam ao mesmo tempo. Se elas ficassem no mesmo tom de voz, seriam abafadas. Se mudassem de tom o tempo todo, seguindo um combinado secreto, dificilmente seriam interrompidas.

O Bluetooth faz algo parecido. Os dispositivos combinam uma sequência de canais e trocam de canal sem parar.

Uma faixa de rádio compartilhada

O Bluetooth opera na faixa de 2,4000 a 2,4835 GHz, chamada de ISM, sigla em inglês para industrial, científica e médica. Segundo o NIST, agência do governo dos Estados Unidos, essa faixa é não licenciada, ou seja, não exige autorização para uso.

Essa faixa também é usada pelo Wi-Fi e por outras tecnologias, como as redes locais sem fio que seguem o padrão 802.11b/g, o Wi-Fi. Por isso, o Bluetooth precisa lidar com interferências de outros aparelhos.

Trocar de canal para não ser interrompido

A solução é o salto de frequência, em inglês frequency hopping. Pelo boletim do NIST de 2012, cada canal é usado por cerca de 625 microssegundos nos enlaces de dados e voz. Isso dá mais de mil saltos por segundo.

Depois, o sinal salta para outro canal, escolhido por uma sequência pseudoaleatória.

Esse processo se repete continuamente. Como o outro aparelho conhece a mesma sequência, ele acompanha o salto. Quem não conhece a sequência enxerga apenas pulsos espalhados pela faixa.

O NIST resume o efeito: o salto de frequência reduz interferências e erros de transmissão. Mas ele oferece pouca segurança sozinho. Quem protege de fato a conversa são a autenticação e a criptografia, como veremos adiante.

Quem manda na conversa

Quando dois ou mais dispositivos Bluetooth estão próximos e usam o mesmo canal e a mesma sequência de saltos, formam uma rede chamada de piconet. Um exemplo é a conexão entre um celular e um fone.

Segundo o NIST, essas redes são criadas de forma temporária e mudam com facilidade.

O Bluetooth permite formar redes ad hoc, que suportam voz e dados entre aparelhos variados. Um celular pode formar uma piconet com um notebook para trocar arquivos, e o notebook pode usar o celular para acessar a internet.

Potência na medida certa

O Bluetooth também controla a potência do sinal. Cada dispositivo mede a força com que recebe o sinal do outro, em um indicador chamado RSSI. Se a força estiver alta demais ou baixa demais, ele pede ao outro que ajuste a potência.

Esse ajuste economiza bateria e mantém o sinal dentro de uma faixa adequada. Isso é importante para dispositivos pequenos, que dependem da carga da bateria.

De onde veio o Bluetooth

Segundo o NIST, o Bluetooth é um padrão aberto. A tecnologia foi concebida pela Ericsson em 1994. Depois, Ericsson, IBM, Intel, Nokia e Toshiba formaram o Bluetooth Special Interest Group, ou SIG, uma associação sem fins lucrativos que desenvolve a tecnologia e gerencia as especificações.

As versões se sucederam ao longo dos anos. Segundo o NIST, a versão 1.2 foi adotada em 2003; a 2.0 com EDR, em 2004; a 2.1 com EDR, em 2007; a 3.0 com alta velocidade, em 2009; e a 4.0, em 2010.

A versão 4.0 introduziu o Bluetooth Low Energy, o BLE. Segundo o NIST, ele foi pensado para dispositivos menores e com recursos limitados, que precisam de bateria por muito tempo.

Segurança: um ponto de atenção

Segundo o NIST, o Bluetooth oferece três serviços básicos de segurança: autenticação, confidencialidade e autorização. A autenticação verifica a identidade do aparelho pelo endereço dele, e não a identidade da pessoa que o usa.

Por isso, o NIST recomenda usar o modo de segurança mais forte disponível em cada aparelho. Dispositivos no modo 1, que não têm mecanismos de autenticação e criptografia, deixam a conexão vulnerável e, segundo o boletim, não devem ser usados.

Desde a versão 2.1, o modo 4 é o padrão, e usa o pareamento seguro chamado Secure Simple Pairing. Se os dois aparelhos suportam o modo 4, eles precisam usá-lo.

O NIST também lista ameaças comuns, como negação de serviço, espionagem da conversa, ataque do intermediário (quando alguém se coloca entre os dois aparelhos) e modificação de mensagens.

O NIST também alerta que implementações mal protegidas podem dar a invasores acesso a informações sensíveis e ao uso não autorizado do aparelho e das redes ligadas a ele.

Além disso, o Bluetooth não oferece sozinho serviços como auditoria, integridade e não repúdio. Se eles forem necessários, precisam ser implementados por outros meios.

Outro ponto é a confiança entre aparelhos. Um dispositivo confiável tem uma relação fixa com o outro e acesso a todos os serviços. Um dispositivo não confiável só recebe acesso restrito. Por isso, a configuração de cada aparelho importa.

Em 2017, o NIST atualizou o guia para incluir mecanismos das versões 4.1 e 4.2, como as Conexões Seguras, que valem para o modo clássico e para o BLE.

Mitos sobre o Bluetooth

“Bluetooth e Wi-Fi são a mesma coisa.” Mito. Os dois usam a mesma faixa de 2,4 GHz, mas com finalidades diferentes. O Bluetooth conecta aparelhos próximos entre si, enquanto o Wi-Fi forma redes locais, segundo o NIST.

“Como o Bluetooth é sem fio, ele já é seguro.” Mito. O salto de frequência é útil contra interferências, mas oferece pouca proteção sozinho. A segurança depende do modo configurado e do cuidado com o pareamento.

“O Bluetooth gasta muita bateria.” Depende da versão. O BLE foi criado justamente para reduzir o consumo em aparelhos pequenos.

Perguntas frequentes

O que é o pareamento?

É o processo em que dois aparelhos se reconhecem pela primeira vez. Segundo o NIST, o pareamento deve ser feito com pouca frequência e, de preferência, em um lugar seguro, onde ninguém consiga observar a digitação da senha.

Por que é recomendável desligar o Bluetooth quando não está usando?

O NIST recomenda manter o Bluetooth desligado quando ele não for necessário. Assim, o aparelho fica menos exposto a tentativas de acesso não autorizado.

Resumindo

• O Bluetooth é uma tecnologia de rádio de curto alcance para conectar aparelhos sem cabos.

• Ele opera na faixa de 2,4 GHz e troca de canal continuamente, em um processo chamado salto de frequência.

• Dispositivos conectados formam uma piconet, que pode ser temporária e mudar com facilidade.

• O controle de potência economiza bateria e mantém o sinal estável.

• A segurança depende do modo configurado: o NIST recomenda o modo mais forte disponível e desligar o Bluetooth quando ele não é usado.

Veja também como funciona o Wi-Fi e como funciona um raio, outros temas de tecnologia e ciência explicados de forma simples.

Fontes

• NIST, ITL Bulletin: Security of Bluetooth Systems and Devices (agosto de 2012): https://csrc.nist.gov/files/pubs/shared/itlb/itlbul2012-08.pdf

• NIST CSRC, NIST Releases SP 800-121 Rev. 2, Guide to Bluetooth Security (2017): https://csrc.nist.gov/News/2017/NIST-Releases-SP-800-122-Rev-2-Guide-to-Bluetoo