Thạc Sĩ Tìm hiểu về công nghệ bluetooth và viết ứng dụng minh họa

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, xã hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày càng hiện đại nên
nhu cầu về trao đổi thông tin, giải trí, nhu cầu về điều khiển thiết bị từ
xa, ngày càng cao. Và những hệ thống dây cáp phức tạp lại không thể đáp
ứng tốt nhu cầu này, nhất là ở những khu vực chật hẹp, những nơi xa xôi, trên
các phương tiện vận chuyển, Vì thế công nghệ không dây đã ra đời và đang
phát triển mạnh mẽ, tạo rất nhiều thuận lợi cho con người trong đời sống hằng
ngày. Kỹ thuật không dây phục vụ rất nhiều nhu cầu khác nhau của con người,
từ nhu cầu làm việc, học tập đến các nhu cầu giải trí như chơi game, xem phim,
nghe nhạc, v.v Với các nhu cầu đa dạng và phức tạp đó, kỹ thuật không dây
đã đưa ra nhiều chuẩn với các đặc điểm kỹ thuật khác nhau để có thể phù hợp
với từng nhu cầu, mục đích và khả năng của người sử dụng như IrDA, WLAN
với chuẩn 802.11, ZigBee, OpenAir, UWB, Bluetooth,
Mỗi chuẩn kỹ thuật đều có những ưu, khuyết điểm riêng của nó, và
Bluetooth đang dần nổi lên là kỹ thuật không dây tầm ngắn có nhiều ưu điểm,
rất thuận lợi cho những thiết bị di động. Với một tổ chức nghiên cứu đông đảo,
hiện đại và số lượng nhà sản xuất hỗ trợ kỹ thuật Bluetooth vào sản phẩm của
họ ngày càng tăng, Bluetooth đang dần lan rộng ra khắp thế giới, xâm nhập vào
mọi lĩnh vực của thiết bị điện tử và trong tương lai mọi thiết bị điện tử đều có
thể được hỗ trợ kỹ thuật này.
Xuất phát từ các lý do trên, chúng em đã thực hiện đề tài “TÌM HIỂU
CÔNG NGHỆ BLUETOOTH VÀ VIẾT ỨNG DỤNG MINH HỌA”.
Trong đề tài này, chúng em tìm hiểu về kỹ thuật không dây Bluetooth và xây
dựng một chương trình truyền phonebook qua Bluetooth giữa các điện thoại
Nokia sử dụng hệ điều hành Symbian Series 60 với nhau và với máy tính.
Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu công nghệ Bluetooth và xây dựng một
ứng dụng thông qua Bluetooth của các điện thoại Nokia Series 60 và máy tính
để minh họa hoạt động của kỹ thuật này Các nội dung chính của đề tài bao
gồm:

ã Tìm hiểu về hoạt động của kỹ thuật Bluetooth.
ã Tìm hiểu vấn đề bảo mật, virus và các cách tấn công vào điện thoại di
động thông qua Bluetooth.
ã Tìm hiểu về hệ điều hành Symbian và series 60.
ã Xây dựng ứng dụng chạy trên điện thoại di động Nokia series 60 có tích
hợp Bluetooth để: trao đổi phonebook giữa hai điện thoại di động với
nhau, và giữa điện thoại di động và máy tính.
Nội dung của luận văn được chia làm 3 phần và 10 chương:
PHẦN I: BLUETOOTH
Chương 1. Giới thiệu tổng quan về Bluetooth: Giới thiệu khái quát về
công nghệ Bluetooth như khái niệm, lịch sử phát triển, các đặc điểm và một số
ứng dụng hiện nay của Bluetooth.
Chương 2. Kỹ thuật Bluetooth: Mô tả chi tiết các kỹ thuật Bluetooth
như: các khái niệm dùng trong công nghệ, sóng radio trong Bluetooth, tầng
giao thức, đặc điểm kĩ thuật của Bluetooth và so sánh Bluetooth với một vài
công nghệ không dây khác.
Chương 3. Vấn đề về an toàn và bảo mật trong Bluetooth: Phân tích
các vấn đề về an toàn bảo mật, hacking, virus, và các giải pháp bảo mật trong
Bluetooth.
Chương 4. Các ưu nhược điểm và tương lai của Bluetooth: Trình bày
về các ưu khuyết điểm của Bluetooth và tương lai của công nghệ này.
PHẦN II: HỆ ĐIỀU HÀNH SYMBIAN
Chương 5. Tổng quan về hệ điều hành Symbian và thế hệ Series 60:
Giới thiệu tổng quan về hệ điều hành Symbian cũng như kiến trúc hệ thống của
nó. Giới thiệu Series 60, một platform trên các điện thoại di động thông minh
của hãng Nokia dùng Symbian, lập trình ứng dụng trên Symbian và lập trình
C++ cho Symbian.
Chương 6. Lập trình C++ trên Symbian : Trình bày một số vấn đề về
lập trình C++ trên Symbian.
Chương 7. Bluetooth và Symbian : Lập trình sử dụng giao tiếp
Bluetooth trên Symbian với C++: các vấn đề về lập trình giao tiếp Bluetooth.

PHẦN III: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MINH HỌA SỬ DỤNG
CÔNG NGHỆ BLUETOOTH
Chương 8. Phân tích và thiết kế ứng dụng trao đổi phonebook qua
Bluetooth: Phân tích và thiết kế chương trình ứng dụng phonebook.
Chương 9. Cài đặt và thử nghiệm: tiến hành cài đặt và thử nghiệm
ứng dụng.
Chương 10. Tổng kết.

Tìm hiểu công nghệ Bluetooth và viết ứng dụng minh họa
MỤC LỤC
Phần 1 LÝ THUYẾT VỀ BLUETOOTH 11
Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BLUETOOTH .12
1.1. Khái niệm Bluetooth . 12
1.2. Lịch sử, hình thành và phát triển của Bluetooth. 12
1.2.1. Lịch sử tên Bluetooth: . 12
1.2.2. Hình thành và phát triển của Bluetooth: . 12
1.3. Các đặc điểm của Bluetooth. 14
1.4. Ứng dụng của Bluetooth. 15
1.4.1. Thiết bị thông minh . 15
1.4.2. Thiết bị truyền thanh . 16
1.4.3. Thiết bị truyền dữ liệu . 17
1.4.4. Các ứng dụng nhúng. 18
1.4.5. Một số ứng dụng khác . 20
Chương 2 KỸ THUẬT BLUETOOTH 21
2.1. Các khái niệm dùng trong công nghệ Bluetooth 21
2.1.1. Master Unit : . 21
2.1.1. Slaver Unit : 21
2.1.2. Piconet: . 22
2.1.3. Scatternet: . 23
2.1.4. Kết nối theo kiểu ad hoc: 25
2.1.5. Định nghĩa các liên kết vật lý trong Bluetooth: 26
2.1.6. Trạng thái của thiết bị Bluetooth: . 26
2.1.7. Các chế độ kết nối: 27
2.2. Bluetooth Radio. 27
2.2.1. Ad Hoc Radio Connectivity 27
2.2.2. Kiến trúc của hệ thống Bluetooth Radio . 28
2.2.2.1. Radio Spectrum-Dãy sóng vô tuyến: 28
2.2.2.2. Interference Immunity – Sự chống nhiễu: 29
2.2.2.3. Multiple Access Scheme_Phối hợp đa truy cập: 30
2.3. Kĩ thuật trải phổ nhảy tần trong công nghệ Bluetooth . 32
2.3.1. Khái niệm trải phổ trong công nghệ không dây : 32
2.3.2. Kĩ thuật nhảy tần số trong công nghệ Bluetooth : 32
Đào Quý Thái An – Trần Thị Mỹ Hạnh 1

Tìm hiểu công nghệ Bluetooth và viết ứng dụng minh họa
2.4. Cách thức hoạt động của Bluetooth. 35
2.4.1. Cơ chế truyền và sửa lỗi : . 35
2.4.2. Quá trình hình thành Piconet 36
2.4.3. Quá trình hình thành Scatternet 38
2.5. Các tầng giao thức trong Bluetooth. 39
2.5.1. Bluetooth Radio: . 40
2.5.2. BaseBand: . 42
2.5.2.1. Network topology .42
2.5.2.2. Liên kết SCO và ACL .44
2.5.2.3. Địa chỉ thiết bị .44
2.5.2.4. Định dạng gói tin 45
2.5.2.5. Quản lý trạng thái 45
2.5.2.6. Thiết lập kết nối 46
2.5.2.7. Các chế độ kết nối: 47
2.5.2.8. Những chức năng khác của Baseband 47
2.5.3. Link Manager Protocol: 48
2.5.4. Host Controller Interface: . 48
2.5.4.1. Những thành phần chức năng của HCI .48
2.5.4.2. Các lệnh HCI .50
2.5.4.3. Các sự kiện, mã lỗi, luồng dữ liệu HCI 50
2.5.4.4. Host Controller Transport Layer .51
2.5.5. Logical link control and adaption protocol (L2CAP): 51
2.5.5.1. Những yêu cầu chức năng của L2CAP .51
2.5.5.2. Những đặc điểm khác của L2CAP 52
2.5.6. RFCOMM Protocol: . 53
2.5.7. Service Discovery Protocol: . 54
2.5.7.1. Thiết lập giao thức SDP 54
2.5.7.2. Các dịch vụ SDP .55
2.5.7.3. Tìm kiếm dịch vụ 55
2.5.7.4. Data element .56
2.6. Bluetooth Profiles: . 57
2.6.1. 4 profile tổng quát trong đặc tả Bluetooth v1.1: . 59
2.6.2. Model-Oriented Profiles . 60
2.6.3. Một số Profiles khác. 62
Đào Quý Thái An – Trần Thị Mỹ Hạnh 2

Tìm hiểu công nghệ Bluetooth và viết ứng dụng minh họa
2.7. Vấn đề sử dụng năng lượng trong Bluetooth . 64
2.7.1. Giới thiệu 64
2.7.2. Việc sử dụng và quản lý năng lượng trong công nghệ Bluetooth . 65
2.7.2.1. Tổng quan: 65
2.7.2.2. Các chế độ năng lượng 66
2.8. So sánh Bluetooth với các kĩ thuật không dây khác : Hồng ngoại, Wi-fi
(802.11b wireless) . 71
2.8.1. So sánh Bluetooth với Wi-Fi 71
2.8.2. So sánh Bluetooth với IrDA: 74
Chương 3 VẤN ĐỀ AN TOÀN VÀ BẢO MẬT TRONG BLUETOOTH .77
3.1. Sơ lược về vấn đề bảo mật trong các chuẩn không dây . 77
3.1.1. Sơ lược chuẩn bảo mật mạng không dây trong 802.11 . 77
3.1.2. Chuẩn bảo mật WEP trong IEEE 802.11 77
3.1.3. Những vấn đề nảy sinh trong an ninh mạng không dây . 79
3.2. Qui trình bảo mật trong Bluetooth : . 81
3.2.1. An toàn bảo mật trong Bluetooth: . 81
3.2.1.1. Phần mô tả về an toàn bảo mật: 82
3.2.1.2. Nhìn sơ về bảo mật Bluetooth: .84
3.2.2. Hacking: 94
3.2.2.1. Impersonation attack by inserting/replacing data .94
3.2.2.2. Bluejacking .94
3.2.2.3. Bluetooth Wardriving .95
3.2.2.4. Nokia 6310i Bluetooth OBEX Message DoS .96
3.2.2.5. Brute-Force attack .96
3.2.2.6. Denial-of-Service attack on the device .97
3.2.2.7. Disclosure of keys .97
3.2.2.8. Unit key attacks .98
3.2.2.9. Backdoor attack 98
3.2.2.10. Pairing attack 98
3.2.2.11. BlueStumbling = BlueSnarfing .99
3.2.2.12. BlueBug attack 100
3.2.2.13. PSM Scanning .100
3.2.2.14. On-line PIN cracking 100
Đào Quý Thái An – Trần Thị Mỹ Hạnh 3

Tìm hiểu công nghệ Bluetooth và viết ứng dụng minh họa
3.2.2.15. A man-in-the-middle attack using Bluetooth in a WLAN
interworking environment 100
3.2.2.16. Off-line encryption key (via Kc) .101
3.2.2.17. Attack on the Bluetooth Key Stream Generator .101
3.2.2.18. Replay attacks .101
3.2.2.19. Man-in-the-middle attack 101
3.2.2.20. Denial-of-Service attack on the Bluetooth network 101
3.2.3. Virus: . 102
3.2.3.1. Appdisabler.B .102
3.2.3.2. Cabir.Dropper .104
3.2.3.3. Cabir – A .106
3.2.3.4. Cabir – B .107
3.2.3.5. Cabir.Y 109
3.2.3.6. Commwarrior.A 109
3.2.3.7. Dampig.A 112
3.2.3.8. Doomboot.A 113
3.2.3.9. Drever – A .114
3.2.3.10. Drever – C .115
3.2.3.11. Fontal.A 116
3.2.3.12. Hobbes.A 117
3.2.3.13. Lasco.A .119
3.2.3.14. Locknut – B .121
3.2.3.15. Mabir.A .121
3.2.3.16. MGDropper.A .123
3.2.3.17. Mosquito Trojan 125
3.2.3.18. Skulls – A 126
3.2.3.19. Skulls- B 128
3.3. Các giải pháp an toàn bảo mật khi sử dụng công nghệ mạng Bluetooth. 129
3.3.1. Những mẹo an toàn cho thiết bị Bluetooth: 129
3.3.2. Phòng chống virus trên mobile phone? . 129
Chương 4 CÁC ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ TƯƠNG LAI CỦA
BLUETOOTH. 131
4.1. Ưu điểm . 131
Đào Quý Thái An – Trần Thị Mỹ Hạnh 4

Tìm hiểu công nghệ Bluetooth và viết ứng dụng minh họa
4.2. Khuyết điểm . 131
4.3. Tầm ứng dụng và tương lai của Bluetooth . 132
4.3.1. Các phiên bản kỹ thuật của Bluetooth: . 132
4.3.2. Những ứng dụng Bluetooth: . 136
Phần 2 HỆ ĐIỀU HÀNH SYMBIAN . 141
Chương 5 TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH SYMBIAN VÀ THẾ HỆ
SERIES 60 .142
5.1. Khái niệm về hệ điều hành Symbian. 142
5.2. Lịch sử phát triển. 143
5.3. Kiến trúc Tổng quan của hệ điều hành Symbian. 146
5.3.1. Nhân hệ điều hành - Kernel 147
5.3.2. Middleware . 148
5.3.3. Application Engine . 148
5.3.4. User Interface framework . 148
5.3.5. Kĩ thuật đồng bộ - Synchronization technology . 148
5.3.6. Java vitual machine implementation . 149
5.4. Giới thiệu về thế hệ Series 60 149
5.5. Lập trình ứng dụng cho Symbian . 151
5.5.1. Các ngôn ngữ lập trình 151
5.5.2. Các bộ công cụ phát triển ứng dụng – SDK (Software Development
Kit) và các môi trường phát triển tích hợp – IDE (Integrated Development
Enviroment) cho lập trình C++ . 152
Chương 6 LẬP TRÌNH C++ TRÊN SYMBIAN 154
6.1. Các kiểu dữ liệu cơ bản 154
6.2. Kiểu dữ liệu chuỗi và descriptor trên Symbian. 155
6.3. Các qui ước trong lập trình Symbian C++ . 160
6.3.1. Qui ước về đặt tên lớp . 160
6.3.2. Qui ước đặt tên dữ liệu : . 160
6.3.3. Qui ước đặt tên hàm: . 161
6.4. Quản lý lỗi trên Symbian. 162
6.4.1. Cơ chế bắt lỗi trên Symbian 162
6.4.2. Hàm Leave 163
6.5. Một số vấn đề về quản lý bộ nhớ trong lập trình Symbian C++ : 164
Đào Quý Thái An – Trần Thị Mỹ Hạnh 5

Tìm hiểu công nghệ Bluetooth và viết ứng dụng minh họa
6.5.1. Cơ chế Cleanup Stack . 164
6.5.2. Khởi tạo 2 pha (Two - phase constructor) 166
6.5.3. Khởi tạo đối tượng với NewL() và NewLC() . 168
Chương 7 BLUETOOTH VÀ SYMBIAN: LẬP TRÌNH SỬ DỤNG
GIAO TIẾP BLUETOOTH TRÊN SYMBIAN VỚI C++ 170
7.1. Giới thiệu. 170
7.1.1. Các ứng dụng Bluetooth trên các thiết bị sử dụng hệ điều hành
Symbian: . 170
7.1.2. Các công cụ phát triển và ví dụ: 170
7.2. Tổng quan về Bluetooth API: 171
7.2.1. Các nhóm hàm Bluetooth API: . 172
7.2.2. Quan hệ giữa các nhóm hàm API: 173
7.3. Một vài kiểu dữ liệu Bluetooth thông dụng. 174
7.4. Bluetooth Sockets 176
7.4.1. Mở và cấu hình Bluetooth Socket : . 176
7.4.2. Xây dựng Bluetooth Socket Server : Lắng nghe và chấp nhận kết nối
từ thiết bị là Client : 178
7.4.3. Xây dựng Bluetooth Socket Client : Tìm kiếm và kết nối tới thiết bị
là Server 181
7.4.3.1. Chọn thiết bị để kết nối tới : .181
7.4.3.2. Truy vấn thông tin về thiết bị xung quanh: .181
7.4.3.3. Truy vấn về dịch vụ được cung cấp trên thiết bị Server : .184
7.4.3.4. Kết nối với thiết bị đã được chọn và thực hiện trao đổi dữ liệu: 184
7.4.4. Trao đổi dữ liệu thông qua Bluetooth socket : 186
7.5. Bluetooth Service Discovery Database: . 187
7.5.1. Kết nối vào Bluetooth Service Discovery Database : . 187
7.5.2. Đăng kí một dịch vụ vào Service Database : 188
7.5.3. Thiết lập các thuộc tính trong một Service Record: . 190
7.6. Bluetooth Service Discovery Agent: . 191
7.6.1. Truy vấn các dịch vụ trên thiết bị khác với Bluetooth Service
Discovery Agent: 192
7.6.2. Tìm kiếm các thuộc tính dịch vụ: . 193
7.6.3. Tạo ra đối tượng để quản lý các kết quả truy vấn: 194
Đào Quý Thái An – Trần Thị Mỹ Hạnh 6

Tìm hiểu công nghệ Bluetooth và viết ứng dụng minh họa
7.7. Bluetooth security manager: 195
7.7.1. Tổng quan . 195
7.7.2. Kết nối vào Bluetooth Security Manager 196
7.7.3. Thiết lập các chế độ bảo mật : 197
7.8. Bluetooth Device Selection UI 198
7.9. Xây dựng ứng dụng Bluetooth trên Symbian OS với Series 60 SDK . 201
7.9.1. Sự khác nhau về Bluetooth trên thiết bị ảo và thiết bị thật. 201
7.9.2. Các yêu cầu về phần cứng và phần mềm cho việc phát triển ứng
dụng Bluetooth với Series 60 SDK : . 202
7.9.3. Cài đặt và cấu hình thiết bị USB Bluetooth 203
Phần 3 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MINH HỌA SỬ DỤNG CÔNG
NGHỆ BLUETOOTH 205
Chương 8 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ỨNG DỤNG TRAO ĐỔI
PHONEBOOK .206
8.1. Giới thiệu . 206
8.2. Phân tích và xác định yêu cầu 206
8.3. Qui trình kết nối và gửi nhận dữ liệu . 207
8.4. Xây dựng phần ứng dụng trên điện thoại . 209
8.4.1. Phần Server . 211
8.4.2. Phần Client 214
8.5. Xây dựng phần ứng dụng PbkExchange trên máy tính . 218
8.5.1. Kết nối vào cổng COM : . 218
8.5.2. Quảng bá dịch vụ 219
8.5.3. Chấp nhận kết nối . 219
8.5.4. Thực hiện truyền và nhận dữ liệu : . 219
Chương 9 CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM .221
9.1. Cài đặt: . 221
9.2. Thử nghiệm 221
Chương 10 TỔNG KẾT 222 T
PHỤ LỤC A : Một số thuật ngữ sử dụng trong luận văn . 223
PHỤ LỤC B : Hướng dẫn sử dụng chương trình PbkExchange . 227
1. Sử dụng ứng dụng PbkExchange trên điện thoại : 227
2. Sử dụng ứng dụng PbkExchange trên máy tính : 232
Đào Quý Thái An – Trần Thị Mỹ Hạnh 7

Tìm hiểu công nghệ Bluetooth và viết ứng dụng minh họa
PHỤ LỤC C : Xây dựng ứng dụng HelloWorld trên Symbian với
Series 60 SDK v1.2 236
1. Cài dặt các chương trình cần thiết : 236
2. Tạo Project 236
3. Cấu trúc thư mục của ứng dụng HelloWorld 238
4. Mở một project đã có : 239
5. Xây dựng và biên dịch ứng dụng 239
6. Tạo file cài đặt cho ứng dụng HelloWorld: 240
7. Cài đặt ứng dụng trên thiết bị thật: . 243
Tài liệu tham khảo 243