ブルートゥース

ブルートゥース

開発者	Bluetooth 特別利益団体
紹介された	1998年5月7日（26年前） ( 1998-05-07 )
業界	パーソナルエリアネットワーク
互換性のあるハードウェア	パソコン スマートフォン ゲーム機 オーディオ機器 組み込み機器 主な発見者
物理的範囲	通常10m（33フィート）未満、最大100m（330フィート）。Bluetooth 5.0：40～400m（100～1,000フィート）[1] [2]
Webサイト	ブルートゥース

Bluetoothは、短距離無線技術規格であり、固定デバイスとモバイルデバイス間で短距離のデータを交換し、パーソナルエリアネットワーク（PAN）を構築するために使用されます。最も広く使用されているモードでは、送信電力が2.5ミリワットに制限されているため、最大10メートル（33フィート）の非常に短い範囲になります。2.402GHzから2.48GHzのISMバンドのUHF 無線波を使用します。^{[3]主に、近くのポータブルデバイス間でファイルを交換したり、}携帯電話と音楽プレーヤーをワイヤレスヘッドフォンに接続したりするために、有線接続の代替として使用されます。   

Bluetoothは、通信、コンピューティング、ネットワーク、家電の分野で35,000社を超える会員企業を擁するBluetooth Special Interest Group （SIG）によって管理されています。IEEEはBluetoothをIEEE 802.15.1として標準化しましたが、現在は標準を維持していません。Bluetooth SIGは仕様の開発を監督し、認定プログラムを管理し、商標を保護しています。^[4]メーカーは、Bluetoothデバイスとして販売するために、Bluetooth SIG標準を満たす必要があります。 ^{[5]この技術には}特許ネットワークが適用され、個々の認定デバイスにライセンス供与されます。2021年現在^{[アップデート]}、年間47億個のBluetooth集積回路チップが出荷されています。^{[6] Bluetoothは2024年に初めて宇宙で実証され、} IoT機能を強化することを目的とした初期テストでした。^[7]

「Bluetooth」という名前は、Bluetooth SIGの創設者の一人であるインテルのジム・カーダックによって1997年に提案されました。この名前は、スヴェン・マティソンとの会話からヒントを得ました。マティソンは、フランス・G・ベンクトソンの『 The Long Ships』(ヴァイキングと10世紀のデンマーク王ハーラル3世を描いた歴史小説)の物語を通じてスカンジナビアの歴史を語りました。グウィン・ジョーンズの『ヴァイキングの歴史』^[8]でハーラル3世のルーン石碑の写真を発見したカーダックは、現在Bluetoothと呼ばれている短距離無線プログラムのコードネームとしてBluetoothを提案しました。^{[9] [10] [11]}

Bluetoothの公式サイトによると、

Bluetooth は、マーケティング部門が本当にクールなものを思いつくまでの仮置きとしてのみ意図されていました。

その後、本格的な名前を選ぶ段階になって、Bluetooth は RadioWire または PAN (Personal Area Networking) に置き換えられることになりました。PAN が最有力候補でしたが、徹底的な検索の結果、インターネット全体ですでに何万件ものヒットがあることがわかりました。

RadioWireでの完全な商標検索は発売までに完了することができず、Bluetoothが唯一の選択肢となりました。この名前はすぐに広まり、変更される前に業界全体に広まり、短距離無線技術の代名詞となりました。^[12]

Bluetoothはスカンジナビア語のBlåtand / Blåtann （古ノルド語ではblátǫnn）の英語版である。これは、デンマークのさまざまな部族を1つの王国に統合したハーラル1世の称号であった。Kardachは、Bluetoothが同様に通信プロトコルを統合することを暗示するためにこの名前を選んだ。^[13]

Bluetoothロゴ若いフサルクのルーンを融合したバインドルーンです  (ᚼ,ハガル) と (ᛒ、Bjarkan )、ハラルドのイニシャル。^{[14] [15]}

後にBluetoothと名付けられた「ショートリンク」無線技術の開発は、1989年にスウェーデンのルンドにあるエリクソンモバイルのCTO、ニルス・ライドベックによって開始されました。ヨハン・ウルマンによる2つの発明、1989年6月12日発行のSE 8902098-6と1992年7月24日発行のSE 9202239によれば、その目的はワイヤレスヘッドセットを開発することでした。ニルス・ライドベックはトード・ウィングレンに仕様策定を、オランダ人のヤープ・ハールトセンとスヴェン・マティソンに開発を任せました。^[16]両者ともルンドのエリクソンで働いていました。^[17]主要な設計と開発は1994年に始まり、1997年までにチームは実行可能なソリューションを作り上げました。^[18] 1997年からオルジャン・ヨハンソンがプロジェクトリーダーとなり、技術と標準化を推進しました。^{[19] [20] [21] [22]}  

1997 年、当時IBM ThinkPad製品研究開発部門の責任者だったアダリオ サンチェスが、携帯電話をThinkPad ノートブックに統合する共同作業についてニルス リドベックに打診しました。エリクソンとIBMから派遣された 2 人のエンジニアがこのアイデアを検討しました。結論は、当時の携帯電話技術の電力消費が大きすぎて、ノートブックに統合しても十分なバッテリー寿命が確保できないというものでした。代わりに、両社は、エリクソンのショートリンク技術を ThinkPad ノートブックとエリクソンの携帯電話の両方に統合して目標を達成することに合意しました。

当時、IBM ThinkPad ノートブックも Ericsson 携帯電話もそれぞれの市場でシェアトップではなかったため、Adalio Sanchez 氏と Nils Rydbeck 氏は、各社が最大限の市場アクセスを行えるよう、ショートリンク技術をオープンな業界標準にすることに合意しました。Ericsson 社はショートリンク無線技術を提供し、IBM 社は論理層に関する特許を提供しました。その後、IBM 社の Adalio Sanchez 氏は Intel 社の Stephen Nachtsheim 氏を招き入れ、Intel 社は東芝とNokia 社も招き入れました。1998 年 5 月、IBM 社と Ericsson 社を発起署名者とし、Ericsson、Intel、Nokia、東芝、IBM の 5 社がメンバーとなって Bluetooth SIG が発足しました。

最初の Bluetooth デバイスは 1999 年に発表されました。これはハンズフリーのモバイル ヘッドセットで、COMDEXで「Best of show Technology Award」を受賞しました。最初の Bluetooth 携帯電話は未発表のプロトタイプ Ericsson T36 でしたが、実際に店頭に並んだのは 2001 年 6 月に改良された Ericsson モデルT39でした。しかし、Ericsson は 2001 年の第 1 四半期に R520m をリリースし、 ^[23] R520m は史上初の市販 Bluetooth 電話となりました。同時に、IBM は 2001 年 10 月に Bluetooth を統合した最初のノートブックである IBM ThinkPad A30 を発表しました。

Bluetooth の消費者向け電子機器製品への初期の組み込みは、カリフォルニア州コスタメサの Vosi Technologies で継続され、当初は創立メンバーの Bejan Amini と Tom Davidson が監督していました。Vosi Technologies は、不動産開発者の Ivano Stegmenga によって設立され、米国特許 608507 を取得して、携帯電話と自動車のオーディオ システム間の通信を目的としていました。当時、携帯電話市場は米国では Nokia と Motorola が独占しており、Sony/Ericsson のシェアはわずかでした。1990 年代後半から Motorola とのライセンス契約交渉が続いていたため、Vosi は、最初の「スマート ホーム」インターネット接続デバイスとなる予定の他の対応デバイスの意図、統合、および初期開発を公表できませんでした。

Vosi は、車両からネットワーク内の他のデバイスに有線接続せずに通信する手段を必要としていました。Wi -Fi はまだ一般市場で容易に入手またはサポートされていなかったため、Bluetooth が選択されました。Vosi は、Vosi Cello 統合車両システムと他のインターネット接続デバイスの開発を開始しており、そのうちの 1 つは Bluetooth でネットワーク化された Vosi Symphony というテーブルトップ デバイスになる予定でした。Motorola との交渉を通じて、 Vosi は Bluetooth をデバイスに統合する意向を発表し、開示しました。2000 年代初頭、Vosi と Motorola の間で法廷闘争^[24]が起こり、デバイスのリリースは無期限に停止されました。その後、Motorola が自社のデバイスに Bluetooth を実装し、当時の大きな市場シェアにより Bluetooth が一般市場で大幅に普及し始めました。

2012年、ヤープ・ハーツェンは欧州特許庁から欧州発明家賞にノミネートされた。^[18]

 Bluetooth は、2.402～ 2.480GHz、または 2.400～2.4835GHzの周波数で動作し 、下端で 2MHz 幅、上端で 3.5MHz 幅のガードバンドが含まれます。 ^[25]これは、世界的に無免許 (ただし無規制ではありません) の産業、科学、医療 ( ISM ) 2.4GHz短距離無線周波数帯域です。Bluetooth は、周波数ホッピング スペクトラム拡散と呼ばれる無線技術を使用します。Bluetooth は送信データをパケットに分割し、各パケットを指定された 79 の Bluetooth チャネルの 1 つで送信します。各チャネルの帯域幅は 1MHz です。通常、適応型周波数ホッピング(AFH) を有効にすると、1 秒あたり1600 ホップを実行します。 ^[25] Bluetooth Low Energy は2MHz 間隔を使用し、40 チャネルに対応します。^[26]       

もともと、ガウス周波数偏移変調(GFSK) 変調が唯一の変調方式でした。Bluetooth 2.0+EDR の導入以降、π/4- DQPSK (差動直交位相偏移変調) および 8-DPSK 変調も互換性のあるデバイス間で使用できます。GFSK で機能するデバイスは、基本レート (BR) モードで動作していると言われ、 1 Mbit/sの瞬間ビット レートが可能です。拡張データ レート( EDR ) という用語は、それぞれ 2 Mbit/s と 3 Mbit/s を転送する π/4-DPSK (EDR2) および 8-DPSK (EDR3) 方式を表すために使用されます。   

2019年にAppleはHDRと呼ばれる拡張機能を公開しました。これは、4MHzチャネルでπ/4- DQPSK変調を使用し、前方誤り訂正（FEC）を使用して4（HDR4）および8（HDR8）Mbit/sのデータレートをサポートします。^[27]

Bluetooth は、マスター/スレーブ アーキテクチャを備えたパケットベースのプロトコルです。1 つのマスターは、ピコネット内で最大 7 つのスレーブと通信できます。特定のピコネット内のすべてのデバイスは、マスターによって提供されるクロックをパケット交換のベースとして使用します。マスター クロックは 312.5 μsの周期で刻み、2 つのクロック刻みが 625 μs のスロットを構成し、2 つのスロットが 1250 μs のスロット ペアを構成します。シングルスロット パケットの単純なケースでは、マスターは偶数スロットで送信し、奇数スロットで受信します。逆に、スレーブは偶数スロットで受信し、奇数スロットで送信します。パケットの長さは 1、3、または 5 スロットですが、いずれの場合も、マスターの送信は偶数スロットで開始され、スレーブの送信は奇数スロットで開始されます。    

上記には、4.0仕様で導入されたBluetooth Low Energy ^{[28]は含まれません。Bluetooth Low Energyは}同じスペクトルを使用しますが、多少異なる方法で使用します。

マスター BR/EDR Bluetooth デバイスは、ピコネット (Bluetooth テクノロジを使用したアドホック コンピュータ ネットワーク) 内の最大 7 台のデバイスと通信できますが、すべてのデバイスがこの最大数に達するわけではありません。デバイスは合意により役割を切り替えることができ、スレーブがマスターになることができます (たとえば、電話への接続を開始するヘッドセットは、必ずマスター (接続の開始者) として開始しますが、その後スレーブとして動作できます)。

Bluetooth コア仕様では、2 つ以上のピコネットを接続してスキャッタネットを形成することが規定されており、特定のデバイスが同時に 1 つのピコネットでマスター/リーダーの役割を果たし、別のピコネットでスレーブの役割を果たします。

マスターと他の 1 つのデバイスの間では、いつでもデータを転送できます (あまり使用されないブロードキャスト モードを除く)。マスターは、どのスレーブ デバイスをアドレス指定するかを選択します。通常、マスターはラウンドロビン方式でデバイス間をすばやく切り替えます。スレーブは (理論上) 各受信スロットでリッスンすることになっているのに対し、どのスレーブをアドレス指定するかを選択するのはマスターであるため、マスターはスレーブよりも負担が軽くなります。7 つのスレーブのマスターになることは可能です。複数のマスターのスレーブになることも可能です。スキャッタネットで必要な動作については、仕様があいまいです。^[29]

Bluetoothは、各デバイスに搭載された低コストのトランシーバー マイクロチップをベースにした短距離通信と、主に低消費電力を目的として設計された標準的な有線通信プロトコルです。 ^[30]デバイスは無線（ブロードキャスト）通信システムを使用するため、デバイス同士が視線を通す必要はありませんが、準光無線パスが使用可能である必要があります。^[31]

歴史的に、Bluetoothの範囲は無線クラスによって定義され、クラスが低いほど（出力が高いほど）範囲が広くなっていました。^[2]特定のリンクの実際の範囲は、通信デバイスとその間の空気や障害物の両方の特性によって異なります。範囲に影響を与える主な属性は、データレート、プロトコル（Bluetooth ClassicまたはBluetooth Low Energy）、送信電力、受信機の感度、および両方のアンテナの相対的な方向とゲインです。^[32]

有効範囲は、伝搬条件、材質のカバー範囲、製造サンプルのばらつき、アンテナ構成、およびバッテリーの状態によって異なります。ほとんどの Bluetooth アプリケーションは屋内条件向けであり、壁の減衰や信号反射による信号フェーディングにより、範囲は Bluetooth 製品の指定された見通し範囲よりもはるかに低くなります。

ほとんどの Bluetooth アプリケーションは電池駆動のクラス 2 デバイスであり、リンクのもう一方の端がクラス 1 デバイスであってもクラス 2 デバイスであっても、範囲にほとんど違いはありません。これは、低電力のデバイスが範囲の制限を設定する傾向があるためです。クラス 2 デバイスが、一般的なクラス 2 デバイスよりも感度と送信電力の両方が高いクラス 1 トランシーバーに接続している場合、データ リンクの有効範囲が拡張されることがあります。^[33]ただし、一般的に、クラス 1 デバイスの感度はクラス 2 デバイスと同等です。高感度と高電力の両方を備えた 2 つのクラス 1 デバイスを接続すると、アプリケーションに必要なスループットに応じて、通常の 100 m をはるかに超える範囲が可能になります。このようなデバイスの中には、法的放射制限を超えることなく、2 つの同様のデバイス間で最大 1 km 以上のオープン フィールド範囲を可能にするものもあります。^{[34] [35] [36]}

Bluetoothワイヤレステクノロジーを使用するには、デバイスが特定のBluetoothプロファイルを解釈できる必要があります。たとえば、

• ヘッドセット プロファイル (HSP) は、ヘッドフォンやイヤホンを携帯電話やラップトップに接続します。
• ヘルス デバイスプロファイル(HDP) を使用すると、携帯電話をデジタル温度計や心拍数検出器に接続できます。
• ビデオ配信プロファイル(VDP) は、ビデオ カメラからのビデオ ストリームをテレビ画面または録画デバイスに送信します。

プロファイルは、可能なアプリケーションの定義であり、Bluetooth対応デバイスが他のBluetoothデバイスと通信するために使用する一般的な動作を指定します。これらのプロファイルには、通信を最初からパラメータ化して制御するための設定が含まれています。プロファイルに準拠すると、双方向リンクが有効になる前にパラメータを新たに送信する時間が節約されます。さまざまな種類のアプリケーションやデバイスの使用例を記述する幅広いBluetoothプロファイルがあります。^[37]

• 携帯電話とハンズフリー ヘッドセット間のワイヤレス制御と通信。これは最も早く普及したアプリケーションの1つでした。^[38]
• 携帯電話とBluetooth対応カーステレオシステム（場合によってはSIMカードと車載電話^{[39] [40]}）間のオーディオおよび通信機能をワイヤレスで制御します。
• スマートフォンとスマートロック間のワイヤレス通信によりドアのロックを解除します。
• iOSおよびAndroidデバイスの携帯電話、タブレット、ポータブルワイヤレススピーカーのワイヤレス制御と通信。^[41]
• ワイヤレスBluetooth ヘッドセットとインターコム。慣用的に、ヘッドセットは「Bluetooth」と呼ばれることもあります。
• 通信機能の有無にかかわらず、ヘッドフォンへのオーディオのワイヤレス ストリーミング。
• Bluetooth対応フィットネスデバイスで収集されたデータを携帯電話やPCにワイヤレスストリーミングする。^[42]
• 限られたスペースで、帯域幅をあまり必要としないPC間のワイヤレスネットワーク。^[43]
• PC の入出力デバイスとのワイヤレス通信。最も一般的なものは、マウス、キーボード、プリンターです。
• ^{OBEX [a]}を使用したデバイス間のファイル、連絡先の詳細、カレンダーの予定、リマインダーの転送とFTP経由のディレクトリの共有。^[44]
• Bluetooth制御の自撮り棒を使用してスマートフォンのカメラのシャッターを切る。^[45]
• テスト機器、 GPS 受信機、医療機器、バーコード スキャナー、交通管制装置における従来の有線RS-232シリアル通信の置き換え。
• 赤外線がよく使用される制御用。
• 高いUSB帯域幅は必要なく、ケーブル不要の接続が求められる低帯域幅アプリケーション向けです。
• Bluetooth対応の広告看板から他の検出可能なBluetoothデバイスに小さな広告を送信する。^[46]
• 2 つの産業用イーサネット (例: PROFINET ) ネットワーク間のワイヤレス ブリッジ。
• ゲーム機は第7世代から周辺機器の無線通信プロトコルとしてBluetoothを使用しており、任天堂のWii ^[47]やソニーのPlayStation 3もそれぞれのコントローラーにBluetoothを使用しています。
• データ対応の携帯電話をワイヤレス モデムとして使用し、パーソナル コンピューターまたは PDA でダイヤルアップ インターネット アクセスを実行します。
• 医療機器から携帯電話、セットトップボックス、専用の遠隔医療機器への健康センサーデータの短距離伝送。^{[48] [49]}
• 近くの携帯電話に代わってDECT電話が鳴り、通話に応答できるようにします。
• リアルタイム位置情報システム（RTLS）は、追跡対象物に取り付けられた、または埋め込まれた「ノード」または「タグ」と、これらのタグからの無線信号を受信して​​処理し、位置を特定する「リーダー」を使用して、リアルタイムで物体の位置を追跡および特定するために使用されます。^[50]
• 携帯電話の盗難や紛失を防止するための個人用セキュリティ アプリケーション。保護対象のアイテムには、携帯電話と常時通信している Bluetooth マーカー (タグなど) が付いています。接続が切断されると (マーカーが携帯電話の範囲外になると)、アラームが鳴ります。これは、落水警報としても使用できます。
• カナダ、アルバータ州カルガリーの道路交通部門は、旅行者のBluetoothデバイスから収集したデータを使用して、運転者の移動時間と道路渋滞を予測しています。^[51]
• オーディオのワイヤレス送信（ FMトランスミッターのより信頼性の高い代替手段）
• 2017年、ニューカッスル大学のナビール・ファッタ氏による視覚皮質インプラント装置へのライブビデオストリーミング。^[52]
• VRヘッドセット使用時のモーションコントローラのPCへの接続

Bluetoothは、電話、スピーカー、タブレット、メディアプレーヤー、ロボットシステム、ラップトップ、ゲーム機などの数多くの製品に搭載されているほか、一部の高解像度ヘッドセット、モデム、補聴器^{[53] 、さらには時計[54]}にも搭載されています。Bluetoothは、低帯域幅の状況で互いに近くにある2つ以上のデバイス間で情報を転送する場合に便利です。Bluetoothは、電話で音声データを転送したり（Bluetoothヘッドセットを使用）、ハンドヘルドコンピューターでバイトデータを転送したり（ファイルを転送）するためによく使用されます。

Bluetoothプロトコルは、デバイス間のサービスの検出と設定を簡素化します。^[55] Bluetoothデバイスは、提供しているすべてのサービスを宣伝できます。^[56]これにより、他の多くのネットワークタイプよりも多くのセキュリティ、ネットワークアドレス、および権限の構成を自動化できるため、サービスの使用が容易になります。^[55]

Bluetooth が組み込まれていないパソコンでは、PC が Bluetooth デバイスと通信できるようにする Bluetooth アダプタを使用できます。一部のデスクトップ コンピュータと最新のラップトップには Bluetooth 無線が組み込まれていますが、その他のコンピュータでは、通常は小型の USB「ドングル」の形で外部アダプタが必要です。

各デバイスごとに個別のアダプタを必要とする前身のIrDAとは異なり、Bluetoothでは複数のデバイスが単一のアダプタを介してコンピュータと通信することができます。^[57]

Microsoftプラットフォームの場合、Windows XP Service Pack 2および SP3 リリースは、Bluetooth v1.1、v2.0、v2.0+EDR でネイティブに動作します。^[58]以前のバージョンでは、ユーザーは Bluetooth アダプタの独自のドライバをインストールする必要がありましたが、これは Microsoft によって直接サポートされていませんでした。^[59] Microsoft 独自の Bluetooth ドングル (Bluetooth コンピュータ デバイスにパッケージ化されている) には外部ドライバがないため、少なくとも Windows XP Service Pack 2 が必要です。Windows Vista RTM/SP1 (Feature Pack for Wireless または Windows Vista SP2) は、Bluetooth v2.1+EDR で動作します。^[58] Windows 7 は、Bluetooth v2.1+EDR および Extended Inquiry Response (EIR) で動作します。^[58] Windows XP および Windows Vista/Windows 7 の Bluetooth スタックは、次の Bluetooth プロファイルをネイティブにサポートしています: PAN、SPP、DUN、HID、HCRP。Windows XP スタックは、より多くのプロファイルまたはより新しい Bluetooth バージョンをサポートするサードパーティのスタックに置き換えることができます。 Windows Vista/Windows 7のBluetoothスタックは、Microsoftスタックを置き換えることなく、ベンダーが提供する追加のプロファイルをサポートします。^[58] Windows 8以降では、Bluetooth Low Energy (BLE)がサポートされています。Bluetoothデバイスを最大限に活用するには、最新のベンダードライバーと関連スタックをインストールすることをお勧めします。

Apple製品は2002年にリリースされたMac OS  X v10.2以降Bluetoothに対応している。 ^[60]

LinuxにはBlueZとFluorideという2つの人気のBluetoothスタックがある。BlueZスタックはほとんどのLinuxカーネルに含まれており、もともとQualcommによって開発された。^[61] Fluoride（以前はBluedroidとして知られていた）はAndroid OSに含まれており、もともとBroadcomによって開発された。^[62] Nokia によって開発されたAffixスタックもある。かつては人気があったが、2005年以降更新されていない。^[63]

FreeBSDはバージョン5.0のリリースからBluetoothを搭載しており、netgraphを通じて実装されている。^{[64] [65]}

NetBSDはバージョン4.0のリリースからBluetoothを搭載しています。^{[66] [67]} BluetoothスタックはOpenBSDにも移植されましたが、OpenBSDは後にメンテナンスされていないとして削除しました。^{[68] [69]}

DragonFly BSDには、1.11（2008年）以降、NetBSDのBluetooth実装が含まれています。^{[70] [71]} FreeBSDのnetgraphベースの実装もツリーで利用可能でしたが、2014年11月15日まで無効になっている可能性があり、さらに作業が必要になる可能性があります。^{[72] [73]}

仕様はBluetooth Special Interest Group (SIG)によって正式化され、1998年5月20日に正式に発表されました。 ^[74] 2014年には、世界中で3万社を超える企業が会員となりました。^[75]エリクソン、IBM、インテル、ノキア、東芝によって設立され、後に他の多くの企業が参加しました。

Bluetooth規格のすべてのバージョンは、以前のすべてのバージョンと下位互換性があります。^[76]

Bluetooth コア仕様ワーキング グループ (CSWG) は、主に次の 4 種類の仕様を作成します。

• Bluetoothコア仕様 – 通常数年ごとにリリースされる
• コア仕様補足 (CSA)
• コア仕様補足（CSS） – 補遺よりも頻繁にリリースできます
• エラッタ – Bluetooth SIG アカウントで利用可能: エラッタ ログイン)

• 製品は相互運用可能ではありませんでした。
• 匿名性は不可能であり、特定のサービスがBluetooth環境を使用できないようにした。^[77]

• IEEE規格802.​​15.1–2002として承認^[78]
• v1.0B 仕様で見つかった多くのエラーが修正されました。
• 暗号化されていないチャネルの可能性を追加しました。
• 受信信号強度インジケーター(RSSI)

主な機能強化は次のとおりです。

• より高速な接続と検出
• 適応型周波数ホッピング拡散スペクトル（AFH）は、ホッピングシーケンスで混雑した周波数の使用を回避することで無線周波数干渉に対する耐性を向上させます。
• 実際の伝送速度はバージョン1.1よりも高速で、最大721 kbit/s ^[79]
• 拡張同期接続（eSCO）は、破損したパケットの再送信を許可することでオーディオリンクの音声品質を向上させ、オプションでオーディオ遅延を増加させて同時データ転送を向上させることができます。
• 3線式UARTによるホストコントローラインターフェース（HCI）操作
• IEEE規格802.​​15.1–2005として承認^[80]
• L2CAPのフロー制御と再送信モードを導入

このバージョンのBluetoothコア仕様は、2005年より前にリリースされました。主な違いは、より高速なデータ転送のために拡張データレート（EDR）が導入されたことです。EDRのデータレートは3Mbit  /sです​​が、最大データ転送レート（パケット間時間と確認応答を考慮）は2.1Mbit  /sです​​。^{[79] EDRは、} GFSKと位相偏移変調（PSK）の組み合わせを使用し、π/4- DQPSKと8- DPSKの2つのバリエーションがあります。^{[81] EDRは、}デューティサイクルの削減により消費電力を削減できます。

仕様はBluetooth v2.0 + EDRとして公開されており、EDR はオプション機能であることを示しています。EDR 以外にも、v2.0 仕様にはその他の小さな改良点が含まれており、製品はより高いデータレートをサポートしていなくても「Bluetooth v2.0」に準拠していると主張することができます。少なくとも 1 つの商用デバイスは、データシートに「EDR なしの Bluetooth v2.0」と記載しています。^[82]

Bluetoothコア仕様バージョン2.1 + EDRは、2007年7月26日にBluetooth SIGによって採用されました。^[81]

バージョン2.1の主な特徴はセキュアシンプルペアリング（SSP）です。これにより、Bluetoothデバイスのペアリングエクスペリエンスが向上し、セキュリティの使用と強度が向上します。^[83]

バージョン 2.1 では、照会手順中により多くの情報を提供して接続前のデバイスのフィルタリングを向上させる拡張照会応答(EIR) や、低電力モードでの電力消費を削減するスニフ サブレーティングなど、さまざまな改善が加えられています。

Bluetoothコア仕様バージョン3.0 + HS ^[81]は、2009年4月21日にBluetooth SIGによって採用されました。Bluetooth v3.0 + HSは、Bluetoothリンク自体ではありませんが、理論上のデータ転送速度は最大24 Mbit/sです​​。代わりに、Bluetoothリンクはネゴシエーションと確立に使用され、高データレートトラフィックは共存する802.11リンクを介して伝送されます。

主な新機能はAMP （代替MAC/PHY）であり、高速トランスポートとして802.11が追加されました。仕様の高速部分は必須ではないため、「+HS」ロゴを表示するデバイスのみが実際にBluetooth over 802.11高速データ転送をサポートします。「+HS」サフィックスのないBluetooth v3.0デバイスは、コア仕様バージョン3.0 ^[84]またはそれ以前のコア仕様補遺1で導入された機能をサポートすることのみが必要です。 ^[85]

L2CAP 拡張モード

拡張再送信モード (ERTM) は信頼性の高い L2CAP チャネルを実装しますが、ストリーミング モード (SM) は再送信やフロー制御のない信頼性の低いチャネルを実装します。コア仕様補遺 1 で導入されました。

代替MAC/PHY

Bluetooth プロファイル データを転送するために代替MACおよびPHYの使用を有効にします。Bluetooth 無線は、デバイスの検出、初期接続、およびプロファイル構成に引き続き使用されます。ただし、大量のデータを送信する必要がある場合は、高速代替 MAC PHY 802.11 (通常は Wi-Fi に関連付けられている) がデータを転送します。つまり、Bluetooth は、システムがアイドル状態のときは実績のある低電力接続モデルを使用し、大量のデータを送信する必要がある場合はより高速な無線を使用します。AMP リンクには、拡張 L2CAP モードが必要です。

ユニキャストコネクションレスデータ

明示的な L2CAP チャネルを確立せずにサービス データを送信できます。これは、ユーザー操作とデータの再接続/送信の間に低遅延を必要とするアプリケーションで使用することを目的としています。これは少量のデータにのみ適しています。

強化された電力制御

電力制御機能を更新して、オープン ループ電力制御を削除し、EDR に追加された新しい変調方式によってもたらされた電力制御のあいまいさを明確にします。拡張電力制御では、予想される動作を指定することにより、あいまいさが排除されます。この機能では、クローズド ループ電力制御も追加されるため、応答を受信すると RSSI フィルタリングを開始できます。さらに、「最大電力に直接進む」要求も導入されました。これにより、ユーザーがヘッドセットの反対側のポケットに携帯電話を入れたときによく見られるヘッドセット リンク損失の問題に対処できると期待されています。

Bluetooth v3.0の高速（AMP）機能はもともとUWB向けに設計されていたが、Bluetooth向けのUWBの仕様を担当していたWiMedia Allianceが2009年3月に解散すると発表し、最終的にUWBはCore v3.0仕様から削除された。^[86]

2009年3月16日、WiMedia AllianceはWiMedia Ultra-wideband (UWB)仕様の技術移転契約を締結すると発表しました。WiMediaは、将来の高速および電力最適化実装に関する作業を含む、現在の仕様と将来の仕様すべてをBluetooth Special Interest Group (SIG)、Wireless USB Promoter Group、およびUSB Implementers Forumに移管しました。技術移転、マーケティング、および関連する管理項目が無事完了した後、WiMedia Allianceは運営を停止しました。^{[87] [88] [89] [90] [91]}

2009年10月、Bluetooth Special Interest Groupは、代替MAC/PHYであるBluetooth v3.0 + HSソリューションの一部としてのUWBの開発を中止しました。少数ではあるものの、元WiMediaメンバーの多くは、 IP転送に必要な契約に署名しておらず、また署名するつもりもありませんでした。2009年時点で、Bluetooth SIGは、長期的なロードマップのための他のオプションを評価している最中でした。^{[92] [93] [94]}

Bluetooth SIG は Bluetooth コア仕様バージョン 4.0 (Bluetooth Smart と呼ばれる) を完成させ、2010 年 6 月 30 日に採用されました。これには、クラシック Bluetooth、Bluetooth 高速、Bluetooth Low Energy^{[アップデート]} (BLE) プロトコルが含まれます。Bluetooth 高速は Wi-Fi に基づいており、クラシック Bluetooth は従来の Bluetooth プロトコルで構成されています。

Bluetooth Low Energy は、以前は Wibree と呼ばれていました^[95]が、Bluetooth v4.0 のサブセットであり、単純なリンクを迅速に構築するためのまったく新しいプロトコル スタックを備えています。Bluetooth v1.0 から v3.0 で導入された Bluetooth 標準プロトコルの代替として、コイン型電池で駆動する超低消費電力アプリケーションを対象としています。チップ設計により、デュアル モード、シングル モード、および強化された以前のバージョンの 2 種類の実装が可能です。^[96]仮称のWibreeとBluetooth ULP (Ultra Low Power) は廃止され、BLE という名前がしばらく使用されました。2011 年後半、ホスト用の新しいロゴ「Bluetooth Smart Ready」とセンサー用の「Bluetooth Smart」が、BLE の一般向け顔として導入されました。^[97]

Bluetooth Low Energy は、クラシック Bluetoothと比較して、同様の通信範囲を維持しながら、消費電力とコストを大幅に削減することを目的としています。Bluetooth デバイスのバッテリー寿命を延ばすという点では、BLE は大きな進歩です。

• シングルモード実装では、低エネルギープロトコルスタックのみが実装されます。Dialog Semiconductor、^[98] STMicroelectronics、^[99] AMICCOM、^[100] CSR、^[101] Nordic Semiconductor ^[102]、Texas Instruments ^[103]は、シングルモードBluetooth Low Energyソリューションをリリースしています。
• デュアルモード実装では、Bluetooth Smartの機能が既存のClassic Bluetoothコントローラに統合されます。2011年3月現在、 Qualcomm Atheros、CSR、Broadcom ^{[104] [105]}、Texas Instruments^{[アップデート]}などの半導体企業がこの規格に適合したチップの提供を発表しています。準拠したアーキテクチャはClassic Bluetoothの既存の無線と機能をすべて共有するため、Classic Bluetoothと比較してコストの増加はごくわずかです。

コストが削減されたシングルモード チップは、高度に統合されたコンパクトなデバイスを実現し、超低電力のアイドル モード操作、シンプルなデバイス検出、高度な省電力と安全な暗号化接続による信頼性の高いポイントツーマルチポイント データ転送を可能な限り低コストで提供する軽量リンク レイヤーを備えています。

バージョン 4.0 の一般的な改善点には、BLE モードを容易にするために必要な変更、およびAES暗号化を備えた汎用属性プロファイル (GATT) とセキュリティ マネージャー (SM) サービスが含まれます。

コア仕様補遺 2 は 2011 年 12 月に公開されました。これには、オーディオ ホスト コントローラ インターフェイスと高速 (802.11) プロトコル適応層の改善が含まれています。

コア仕様補遺 3 改訂 2 の採用日は 2012 年 7 月 24 日です。

コア仕様補遺 4 の採択日は 2013 年 2 月 12 日です。

Bluetooth SIGは、2013年12月4日にBluetooth v4.1仕様の正式採用を発表しました。この仕様は、Bluetooth仕様v4.0の増分ソフトウェアアップデートであり、ハードウェアアップデートではありません。このアップデートには、Bluetoothコア仕様補遺（CSA 1、2、3、4）が組み込まれており、消費者の使いやすさを向上させる新機能が追加されています。これには、LTEの共存サポートの強化、バルクデータ交換レートなどがあり、デバイスが複数の役割を同時にサポートできるようにすることで開発者のイノベーションを支援します。^[106]

この仕様の新機能は次のとおりです。

• モバイル無線サービス共存シグナリング
• 列車ナッジングと一般化インターレーススキャン
• 低デューティサイクルのダイレクト広告
• L2CAP コネクション指向およびクレジットベースのフロー制御を備えた専用チャネル
• デュアルモードとトポロジ
• LE リンク層トポロジ
• 802.11n 無線LAN
• ワイドバンドスピーチのオーディオアーキテクチャの更新
• 高速データ広告間隔
• 発見時間が限られている^[107]

一部の機能は、v4.1 のリリース前に Core 仕様補遺 (CSA) ですでに利用可能でした。

2014年12月2日にリリースされ、^[108]モノのインターネット向けの機能が導入されています。

主な改善点は次のとおりです。

• 暗号化プロトコルを改善するデータパケット長拡張を備えた Bluetooth Low Energy セキュア接続
• 拡張スキャナフィルタポリシーによるリンク層プライバシーでデータセキュリティを向上
• インターネット プロトコル サポート プロファイル (IPSP)バージョン 6 は、 Bluetoothスマート デバイスがモノのインターネットとホーム オートメーションをサポートするのに対応しています。

古いBluetoothハードウェアは、ファームウェアのアップデートにより、データパケット長拡張やプライバシーの向上などの4.2の機能を受けられる可能性があります。^{[109] [110]}

Bluetooth SIGは2016年12月6日にBluetooth 5をリリースした。^[111]その新機能は主に新しいモノのインターネット技術に焦点を当てている。ソニーは2017年2月のモバイルワールドコングレス2017でXperia XZ PremiumでBluetooth 5.0のサポートを初めて発表した。^[112] Samsung Galaxy S8は2017年4月にBluetooth 5をサポートして発売された。2017年9月には、iPhone 8、8 Plus、iPhone XもBluetooth 5をサポートして発売された。Appleも2018年2月9日にリリースされた新しいHomePodにBluetooth 5を統合した^。[113]マーケティングではポイント番号を削除し、単に「Bluetooth 5」（Bluetooth 4.0とは異なります）にしています。^[114]この変更は、「マーケティングを簡素化し、ユーザーのメリットをより効果的に伝え、重要な技術アップデートを市場に知らせやすくするため」です。

Bluetooth 5は、BLEに対して、範囲を犠牲にしてデータレートを2倍（ 2Mbit/sバースト）にしたり、データレートを犠牲にして範囲を最大4倍にしたりできるオプションを提供します。送信の増加は、多くのノードが家中に接続するIoTデバイスにとって重要になる可能性があります。Bluetooth 5は、低エネルギーBluetooth接続の位置関連ナビゲーション^{[115]などのコネクションレスサービスの容量を増やします。 [116] [117] [118]}

主な改善点は次のとおりです。

• スロット可用性マスク (SAM)
• LE用2Mbit/s PHY
• LE ロングレンジ
• 高デューティサイクル接続不可広告
• LE 広告拡張機能
• LE チャネル選択アルゴリズム #2

CSA5 で追加された機能 – v5.0 に統合:

• より高い出力

このバージョンの仕様では、次の機能が削除されました。

• パーク州^[119]

Bluetooth SIGは2019年1月21日にBluetooth 5.1を発表しました。^[120]

主な改善点は次のとおりです。

• デバイスの位置特定と追跡に使用される到着角度（AoA）と出発角度（AoD）
• 広告チャンネルインデックス
• GATT キャッシュ
• マイナー機能強化バッチ 1:
  • LE セキュア接続のデバッグ キーに対する HCI サポート
  • スリープクロックの精度更新メカニズム
  • スキャン応答データのADIフィールド
  • QoSとフロー仕様の相互作用
  • 二次広告のブロックホストチャネル分類
  • スキャン応答レポートにSIDが表示されるようにする
  • ルール違反時の行動を指定する
• 定期的な広告同期転送

コア仕様補遺 (CSA) 6 に追加された機能 – v5.1 に統合:

• モデル
• メッシュベースのモデル階層

このバージョンの仕様では、次の機能が削除されました。

• ユニットキー

2019年12月31日、Bluetooth SIGはBluetoothコア仕様バージョン5.2を公開しました。新しい仕様では、新しい機能が追加されています。^[121]

• 属性プロトコル (ATT) の改良版である拡張属性プロトコル (EATT)
• LE パワーコントロール
• LE アイソクロナス チャネル
• 新しい5.2の機能に基づいて構築されたLEオーディオ。BT LEオーディオは、2020年1月にCESでBluetooth SIGによって発表されました。通常のBluetoothオーディオと比較して、Bluetooth Low Energyオーディオはバッテリー消費を抑え、BT LE経由でオーディオを送信する標準化された方法を生み出します。Bluetooth LEオーディオでは、1対多および多対1の送信も可能で、1つのソースから複数の受信機、または複数のソースに対して1つの受信機が可能になり、Auracastと呼ばれます。^{[122] [123]}新しいLC3コーデックを使用します。BLEオーディオでは、補聴器のサポートも追加されます。^[124] 2022年7月12日、Bluetooth SIGはBluetooth LEオーディオの完成を発表しました。この規格では、Bluetoothクラシックオーディオの100〜200ミリ秒に対して、20〜30ミリ秒の最小遅延が主張されています。^[125] 2023年8月のIFAで、サムスンはGalaxy Buds2 Proと2台のテレビのソフトウェアアップデートを通じてAuracastをサポートすると発表しました。 ^[126] 10月からユーザーはイヤホンのアップデートを受け取り始めました。^[127]

Bluetooth SIGは2021年7月13日にBluetoothコア仕様バージョン5.3を公開した。Bluetooth 5.3の機能強化は以下の通りである。^[128]

• 接続サブ定格
• 定期広告間隔
• チャネル分類の強化
• 暗号化キーのサイズ制御の強化

このバージョンの仕様では、次の機能が削除されました。

• 代替 MAC および PHY (AMP) 拡張

Bluetooth SIGは、2023年2月7日にBluetoothコア仕様バージョン5.4をリリースしました。この新しいバージョンでは、次の機能が追加されています。^[129]

• レスポンス付き定期広告 (PAwR)
• 暗号化された広告データ
• LE GATTセキュリティレベルの特性
• 広告コーディングの選択

Bluetooth SIGは、2024年8月27日にBluetoothコア仕様バージョン6.0をリリースしました。^[130]このバージョンでは、次の機能が追加されています。^[131]

• Bluetooth チャンネルサウンディング
• 意思決定に基づく広告フィルタリング
• 広告主の監視
• ISOAL強化
• LL拡張機能セット
• フレームスペースの更新

Bluetooth デバイスの互換性を拡張するために、標準に準拠したデバイスは、ホストとコントローラーの間に HCI (Host Controller Interface) と呼ばれるインターフェイスを使用します。

SDP (通信範囲内の他の Bluetooth デバイスを見つけるために使用されるプロトコル。範囲内のデバイスの機能を検出する役割も担う)、RFCOMM (シリアル ポート接続をエミュレートするために使用されるプロトコル)、TCS (テレフォニー制御プロトコル) などの高レベル プロトコルは、L2CAP (論理リンク制御および適応プロトコル) を介してベースバンド コントローラと対話します。L2CAP プロトコルは、パケットのセグメント化と再構成を担当します。

Bluetooth デバイスを構成するハードウェアは、論理的には 2 つの部分で構成されます。これらの部分は物理的に分離している場合とそうでない場合があります。1 つは信号の変調と送信を担当する無線デバイス、もう 1 つはデジタル コントローラです。デジタル コントローラは CPU である可能性が高く、その機能の 1 つはリンク コントローラの実行とホスト デバイスとのインターフェイスですが、一部の機能はハードウェアに委任されることもあります。リンク コントローラは、ベースバンドの処理と ARQ および物理層 FEC プロトコルの管理を担当します。さらに、転送機能 (非同期と同期の両方)、オーディオ コーディング ( SBC (コーデック)など)、およびデータ暗号化も処理します。デバイスの CPU は、ホスト デバイスの Bluetooth 関連の指示に対応して、その操作を簡素化する役割を担っています。これを行うために、CPU は、LMP プロトコルを介して他のデバイスと通信する機能を持つリンク マネージャと呼ばれるソフトウェアを実行します。

Bluetoothデバイスは短距離 無線デバイスです。BluetoothデバイスはRF CMOS集積回路（RF回路）チップ上に製造されています。^{[132] [133]}

Bluetoothは、コアプロトコル、ケーブル交換プロトコル、電話制御プロトコル、および採用プロトコルで構成されるレイヤープロトコルアーキテクチャとして定義されています。^[134]すべてのBluetoothスタックの必須プロトコルは、LMP、L2CAP、およびSDPです。さらに、Bluetoothで通信するデバイスは、ほぼ普遍的にHCIとRFCOMMのプロトコルを使用できます。^{[引用が必要]}

リンク マネージャ (LM) は、デバイス間の接続の確立を管理するシステムです。リンクの確立、認証、および構成を担当します。リンク マネージャは他のマネージャを見つけ、LMP リンクの管理プロトコルを介してそれらと通信します。サービス プロバイダとしての機能を実行するために、LM はリンク コントローラ (LC) に含まれるサービスを使用します。リンク マネージャ プロトコルは基本的に、デバイス間で送信される複数の PDU (プロトコル データ ユニット) で構成されます。サポートされているサービスの一覧は次のとおりです。

• データの送受信。
• 名前リクエスト
• リンクアドレスのリクエスト。
• 接続の確立。
• 認証。
• リンク モードのネゴシエーションと接続の確立。

ホスト コントローラ インターフェイスは、コントローラとホスト間のコマンド インターフェイスを提供します。

論理リンク制御および適応プロトコル(L2CAP) は、異なる上位レベルのプロトコルを使用して 2 つのデバイス間の複数の論理接続を多重化するために使用されます。オンエア パケットの分割と再構成を提供します。

基本モードでは、L2CAP は最大 64 kB まで設定可能なペイロードを持つパケットを提供し、デフォルトのMTUは 672 バイト、サポートされる必須の最小 MTU は 48 バイトです。

再送信モードとフロー制御モードでは、再送信と CRC チェックを実行することにより、L2CAP を等時データ用またはチャネルごとに信頼性の高いデータ用に構成できます。

Bluetooth コア仕様補遺 1 では、コア仕様に 2 つの L2CAP モードが追加されています。これらのモードにより、元の再送信モードとフロー制御モードは事実上廃止されます。

拡張再送信モード (ERTM)

このモードは、元の再送信モードの改良版です。このモードは、信頼性の高い L2CAP チャネルを提供します。

ストリーミングモード（SM）

これは非常に単純なモードで、再送信やフロー制御はありません。このモードでは、信頼性の低い L2CAP チャネルが提供されます。

これらのモードのいずれにおいても、信頼性は、再送信回数とフラッシュ タイムアウト (無線がパケットをフラッシュするまでの時間) を設定することにより、下位層の Bluetooth BDR/EDR エア インターフェイスによってオプションで、または追加で保証されます。順序どおりのシーケンスは下位層によって保証されます。

ERTM または SM で設定された L2CAP チャネルのみが AMP 論理リンク上で操作できます。

サービス検出プロトコル( SDP) を使用すると、デバイスは他のデバイスが提供するサービスとその関連パラメータを検出できます。たとえば、携帯電話を Bluetooth ヘッドセットと一緒に使用すると、携帯電話は SDP を使用して、ヘッドセットが使用できるBluetooth プロファイル(ヘッドセット プロファイル、ハンズフリー プロファイル (HFP)、高度なオーディオ配信プロファイル (A2DP)など) と、各プロファイルを使用して携帯電話がヘッドセットに接続するために必要なプロトコル マルチプレクサ設定を決定します。各サービスは、ユニバーサル ユニーク識別子(UUID) によって識別され、公式サービス (Bluetooth プロファイル) には短縮形式の UUID (128 ビットではなく 16 ビット) が割り当てられます。

無線周波数通信(RFCOMM) は、仮想シリアル データ ストリームを生成するために使用されるケーブル代替プロトコルです。RFCOMM はバイナリ データ転送を提供し、 Bluetooth ベースバンド レイヤーを介してEIA-232 (旧 RS-232) 制御信号をエミュレートします。つまり、シリアル ポート エミュレーションです。

RFCOMM は、TCP と同様に、シンプルで信頼性の高いデータ ストリームをユーザーに提供します。これは、Bluetooth 経由の OBEX のトランスポート層であるだけでなく、AT コマンドのキャリアとして多くの電話関連プロファイルによって直接使用されます。

多くの Bluetooth アプリケーションは、RFCOMM が広くサポートされており、ほとんどのオペレーティング システムで公開されている API があるため、RFCOMM を使用しています。また、シリアル ポートを使用して通信していたアプリケーションは、RFCOMM を使用するように簡単に移植できます。

Bluetoothネットワーク カプセル化プロトコル(BNEP) は、L2CAP チャネルを介して別のプロトコル スタックのデータを転送するために使用されます。主な目的は、パーソナル エリア ネットワーキング プロファイルでの IP パケットの送信です。BNEP は、ワイヤレス LAN の SNAPと同様の機能を実行します。

オーディオ/ビデオ制御トランスポート プロトコル(AVCTP) は、リモート コントロール プロファイルによって、L2CAP チャネルを介して AV/C コマンドを転送するために使用されます。ステレオ ヘッドセットの音楽コントロール ボタンは、このプロトコルを使用して音楽プレーヤーを制御します。

オーディオ/ビデオ配信トランスポート プロトコル(AVDTP) は、Bluetooth 伝送のビデオ配信プロファイル用 のL2CAPチャネルを介してステレオ ヘッドセットに音楽をストリーミングするために、高度なオーディオ配信 ( A2DP ) プロファイルによって使用されます。

テレフォニー制御プロトコル - バイナリ(TCS BIN) は、Bluetooth デバイス間の音声およびデータ通話を確立するための通話制御シグナリングを定義するビット指向のプロトコルです。さらに、「TCS BIN は、Bluetooth TCS デバイスのグループを処理するためのモビリティ管理手順を定義します。」

TCS-BIN はコードレス電話プロファイルでのみ使用されますが、実装者を引き付けることができませんでした。そのため、歴史的な関心があるだけです。

採用されたプロトコルは他の標準化団体によって定義され、Bluetooth のプロトコル スタックに組み込まれ、Bluetooth は必要な場合にのみプロトコルをコーディングできます。採用されたプロトコルには次のものがあります。

ポイントツーポイントプロトコル(PPP)

ポイントツーポイント リンクを介してIP データグラムを転送するためのインターネット標準プロトコル。

TCP/IP /UDP

TCP/IP プロトコル スイートの基礎プロトコル

オブジェクト交換プロトコル(OBEX)

オブジェクトと操作の表現モデルを提供する、オブジェクト交換のためのセッション層プロトコル

ワイヤレス アプリケーション環境/ワイヤレス アプリケーション プロトコル(WAE/WAP)

WAEは無線デバイス用のアプリケーションフレームワークを規定し、WAPはモバイルユーザーに電話や情報サービスへのアクセスを提供するオープンスタンダードです。^[134]

パケットの種類に応じて、個々のパケットは、1/3 レートの前方誤り訂正(FEC) または 2/3 レートのいずれかの誤り訂正によって保護される場合があります。さらに、CRC を含むパケットは、自動再送要求(ARQ) によって確認されるまで再送信されます。

検出可能モードの Bluetooth デバイスは、要求に応じて次の情報を送信します。

• デバイス名
• デバイスクラス
• サービス一覧
• 技術情報（例：デバイスの機能、製造元、使用されている Bluetooth 仕様、クロック オフセット）

どのデバイスでも、接続する他のデバイスを見つけるために問い合わせを実行でき、どのデバイスもそのような問い合わせに応答するように設定できます。ただし、接続しようとしているデバイスがデバイスのアドレスを知っている場合、デバイスは常に直接接続要求に応答し、要求があれば上記のリストに示されている情報を送信します。デバイスのサービスを使用するには、所有者によるペアリングまたは承認が必要になる場合がありますが、接続自体はどのデバイスでも開始でき、範囲外に出るまで保持されます。一部のデバイスは一度に 1 つのデバイスにしか接続できず、それらのデバイスに接続すると、他のデバイスとの接続を切断するまで、他のデバイスに接続して問い合わせに表示されなくなります。

各デバイスには固有の 48 ビット アドレスがあります。ただし、これらのアドレスは通常、照会には表示されません。代わりに、ユーザーが設定できるわかりやすい Bluetooth 名が使用されます。この名前は、別のユーザーがデバイスをスキャンするときや、ペアリングされたデバイスのリストに表示されます。

ほとんどの携帯電話では、Bluetooth 名がデフォルトで携帯電話の製造元とモデルに設定されています。ほとんどの携帯電話とラップトップでは Bluetooth 名のみが表示され、リモート デバイスに関する追加情報を取得するには特別なプログラムが必要です。たとえば、範囲内にT610という名前の携帯電話が複数ある場合など、混乱を招く可能性があります( Bluejacking を参照)。

Bluetooth 経由で提供される多くのサービスでは、個人データが公開されたり、接続側が Bluetooth デバイスを制御できる場合があります。セキュリティ上の理由から、特定のデバイスを認識し、特定の Bluetooth デバイスに接続できるデバイスを制御できるようにする必要があります。同時に、Bluetooth デバイスがユーザーの介入なしに (たとえば、範囲内に入るとすぐに) 接続を確立できることは便利です。

この競合を解決するために、Bluetooth はボンディングと呼ばれるプロセスを使用し、ペアリングと呼ばれるプロセスを通じてボンドを生成します。ペアリング プロセスは、ボンドを生成するためのユーザーからの特定の要求 (たとえば、ユーザーが明示的に「Bluetooth デバイスを追加する」ように要求する) によってトリガーされるか、セキュリティ上の目的でデバイスの ID が (初めて) 必要なサービスに接続するときに自動的にトリガーされます。これら 2 つのケースは、それぞれ専用ボンディングと一般ボンディングと呼ばれます。

ペアリングには、多くの場合、ある程度のユーザー インタラクションが必要です。このユーザー インタラクションによって、デバイスの ID が確認されます。ペアリングが完了すると、2 つのデバイス間に結合が形成され、今後はペアリング プロセスを繰り返さずに 2 つのデバイスを接続できるようになります。必要に応じて、ユーザーは結合関係を削除できます。

ペアリング中、2 つのデバイスは、リンク キーと呼ばれる共有シークレットを作成することによって関係を確立します。両方のデバイスが同じリンク キーを保存している場合、それらはペアリングされている、または結合されていると言われます。結合されたデバイスとのみ通信するデバイスは、他のデバイスの ID を暗号的に認証して、以前にペアリングしたデバイスと同じデバイスであることを確認できます。リンク キーが生成されると、デバイス間の認証されたACLリンクが暗号化され、交換されたデータが盗聴から保護されます。ユーザーはいずれかのデバイスからリンク キーを削除できます。これにより、デバイス間の結合が解除されるため、1 つのデバイスに、ペアリングされなくなったデバイスのリンク キーが保存されている可能性があります。

Bluetooth サービスでは通常、暗号化または認証のいずれかが必要であり、リモート デバイスを接続する前にペアリングが必要です。オブジェクト プッシュ プロファイルなどの一部のサービスでは、ペアリングがサービスのユースケースに関連するユーザー エクスペリエンスを妨げないように、認証または暗号化を明示的に要求しないことを選択しています。

Bluetooth v2.1 で Secure Simple Pairing が導入されたことで、ペアリング メカニズムは大幅に変更されました。次に、ペアリング メカニズムの概要を示します。

• レガシー ペアリング: これは Bluetooth v2.0 以前で使用できる唯一の方法です。各デバイスはPIN コードを入力する必要があります。ペアリングは両方のデバイスが同じ PIN コードを入力した場合にのみ成功します。任意の 16 バイトの UTF-8 文字列を PIN コードとして使用できますが、すべてのデバイスがすべての可能な PIN コードを入力できるわけではありません。
  • 入力が制限されたデバイス: このクラスのデバイスのわかりやすい例は、一般的に入力が少ない Bluetooth ハンズフリー ヘッドセットです。これらのデバイスには通常、デバイスにハードコードされた固定 PIN (「0000」や「1234」など) があります。
  • 数値入力デバイス: 携帯電話は、これらのデバイスの典型的な例です。ユーザーは、最大 16 桁の数値を入力できます。
  • 英数字入力デバイス: PC やスマートフォンは、これらのデバイスの例です。ユーザーは、これらのデバイスで PIN コードとして完全な UTF-8 テキストを入力できます。機能の低いデバイスとペアリングする場合、ユーザーは他のデバイスの入力制限に注意する必要があります。機能の高いデバイスには、ユーザーが使用できる入力を制限する方法を決定するメカニズムはありません。
• セキュア シンプル ペアリング(SSP): これは Bluetooth v2.1 で必須ですが、Bluetooth v2.1 デバイスは、v2.0 以前のデバイスと相互運用するためにレガシー ペアリングのみを使用できます。セキュア シンプル ペアリングは公開鍵暗号化の形式を使用し、一部のタイプは中間者攻撃 (MITM 攻撃)に対する保護に役立ちます。SSP には次の認証メカニズムがあります。
  • そのまま機能する: 名前が示すように、この方法はユーザーの操作なしでそのまま機能します。ただし、デバイスはユーザーにペアリング プロセスの確認を求める場合があります。この方法は通常、最小限の IO 機能を備えたヘッドセットで使用され、この限られたデバイス セットが従来のペアリングに使用する固定 PIN メカニズムよりも安全です。この方法では、中間者 (MITM) 保護は提供されません。
  • 数値比較: 両方のデバイスにディスプレイがあり、少なくとも 1 つがバイナリの yes/no ユーザー入力を受け入れることができる場合は、数値比較を使用できます。この方法では、各デバイスに 6 桁の数値コードが表示されます。ユーザーは、数字を比較して、同一であることを確認する必要があります。比較が成功した場合、ユーザーは入力を受け入れることができるデバイスでペアリングを確認する必要があります。この方法は、ユーザーが両方のデバイスで確認し、実際に適切に比較を実行することを前提として、MITM 保護を提供します。
  • パスキー入力: この方法は、ディスプレイ付きのデバイスとテンキー入力付きのデバイス (キーボードなど) の間、またはテンキー入力付きの 2 つのデバイスの間で使用できます。最初のケースでは、ディスプレイに 6 桁の数字コードが表示され、ユーザーはキーパッドでそのコードを入力します。2 番目のケースでは、各デバイスのユーザーが同じ 6 桁の数字を入力します。どちらのケースでも MITM 保護が提供されます。
  • 帯域外(OOB): この方法では、近距離無線通信(NFC)などの外部通信手段を使用して、ペアリング プロセスで使用される一部の情報を交換します。ペアリングは Bluetooth 無線を使用して完了しますが、OOB メカニズムからの情報が必要です。これにより、OOB メカニズムに存在するレベルの MITM 保護のみが提供されます。

SSP がシンプルであると考えられるのは、次の理由からです。

• ほとんどの場合、ユーザーがパスキーを生成する必要はありません。
• MITM 保護を必要としないユースケースでは、ユーザーによる操作を排除できます。
• 数値比較の場合、MITM 保護はユーザーによる単純な等価比較によって実現できます。
• OOB を NFC と併用すると、長い検出プロセスを必要とせず、デバイスを近づけるだけでペアリングが可能になります。

Bluetooth v2.1 より前では、暗号化は必要なく、いつでもオフにできます。さらに、暗号化キーの有効期間は約 23.5 時間のみで、この時間より長い暗号化キーを 1 つ使用すると、単純なXOR 攻撃で暗号化キーを取得できるようになります。

• いくつかの通常の操作では暗号化をオフにする必要があるため、正当な理由またはセキュリティ攻撃によって暗号化が無効になっているかどうかを検出するのは困難です。

Bluetooth v2.1 では、次の方法でこの問題に対処します。

• すべての非SDP（サービス検出プロトコル）接続には暗号化が必要です
• 新しい暗号化の一時停止と再開機能は、暗号化を無効にする必要があるすべての通常操作に使用されます。これにより、セキュリティ攻撃から通常の操作を簡単に識別できます。
• 暗号化キーは有効期限が切れる前に更新する必要があります。

リンク キーは、Bluetooth チップ自体ではなく、デバイスのファイル システムに保存される場合があります。多くの Bluetooth チップ製造元では、リンク キーをデバイスに保存することを許可していますが、デバイスが取り外し可能な場合は、リンク キーもデバイスとともに移動することになります。

Bluetoothは、SAFER+ブロック暗号に基づくカスタムアルゴリズムを使用して、機密性、認証、およびキー導出を実装しています。Bluetoothキー生成は通常、Bluetooth PINに基づいており、両方のデバイスに入力する必要があります。デバイスの1つに固定のPINがある場合（ヘッドセットや、ユーザーインターフェイスが制限されている同様のデバイスなど）、この手順は変更される可能性があります。ペアリング中に、E22アルゴリズムを使用して初期化キーまたはマスターキーが生成されます。[ ^135] E0ストリーム暗号は、パケットを暗号化して機密性を付与するために使用され、共有暗号秘密、つまり以前に生成されたリンクキーまたはマスターキーに基づいています。これらのキーは、エアインターフェイスを介して送信されるデータの後続の暗号化に使用され、1つまたは両方のデバイスに入力されたBluetooth PINに依存します。

Bluetoothの脆弱性攻撃の概要は、2007年にアンドレアス・ベッカーによって公開されました。^[136]

2008 年 9 月、米国国立標準技術研究所(NIST) は、組織向けの参考資料として Bluetooth セキュリティ ガイドを公開しました。このガイドでは、Bluetooth のセキュリティ機能と Bluetooth テクノロジを効果的に保護する方法について説明しています。Bluetooth には利点もありますが、サービス拒否攻撃、盗聴、中間者攻撃、メッセージ改ざん、リソースの不正使用の影響を受けやすいという欠点があります。ユーザーと組織は、許容できるリスクのレベルを評価し、Bluetooth デバイスのライフサイクルにセキュリティを組み込む必要があります。リスクを軽減するために、NIST ドキュメントには、安全な Bluetooth ピコネット、ヘッドセット、スマート カード リーダーの作成と維持に関するガイドラインと推奨事項が記載されたセキュリティ チェックリストが含まれています。^[137]

Bluetooth v2.1 は 2007 年に完成し、2009 年に初めて消費者向けデバイスが登場しましたが、ペアリングを含む Bluetooth のセキュリティに大幅な変更が加えられています。これらの変更の詳細については、ペアリング メカニズムのセクションを参照してください。

ブルージャッキングとは、Bluetoothワイヤレス技術を介して、あるユーザーから何も知らないユーザーに画像またはメッセージを送信することです。一般的な用途には、「ブルージャッキングされました！」などの短いメッセージが含まれます。^[138]ブルージャッキングでは、デバイスからデータが削除または変更されることはありません。^[139]

最新のデバイスでも、一方的なペアリング要求を次々に送信することで、何らかの形のDoSが発生する可能性があります。ほとんどのシステムでは、接続要求ごとに全画面通知が表示されるため、特に性能の低いデバイスでは、他のすべてのアクティビティが中断され、混乱を招きます。

2001年、ベル研究所のヤコブソンとウェッツェルは、Bluetoothのペアリングプロトコルに欠陥を発見し、暗号化方式の脆弱性も指摘した。^[140] 2003年、AL Digital Ltd.のベンとアダム・ローリーは、Bluetoothセキュリティの実装が不十分な場合に重大な欠陥が発生し、個人情報が漏洩する可能性があることを発見した。^{[141]その後の実験では、trifinite.groupのマーティン・ヘルフルトが}CeBIT見本市会場でフィールドトライアルを行い、この問題の重要性を世界に示した。この実験では、 BlueBugと呼ばれる新しい攻撃が使用された。^[142] 2004年、Bluetoothを使用して携帯電話間で拡散する最初のウイルスとされるものがSymbian OSに出現した。^{[143]このウイルスは}カスペルスキー研究所 によって初めて説明され、ユーザーが未知のソフトウェアのインストールを確認しないと拡散しない。このウイルスは、「29A」と呼ばれるウイルス作成者のグループによって概念実証として作成され、アンチウイルス グループに送信されました。したがって、このウイルスがこのシステムの外部に拡散したことはないため、Bluetooth テクノロジまたはSymbian OSに対する潜在的な (ただし実際の) セキュリティ脅威と見なす必要があります。2004 年 8 月、世界記録を樹立した実験 ( Bluetooth スナイピングも参照) により、指向性アンテナと信号増幅器を使用すると、クラス 2 Bluetooth 無線の範囲を 1.78 km (1.11 マイル) まで拡張できることが示されました。 ^[144] これは、攻撃者が予想外の距離から脆弱な Bluetooth デバイスにアクセスできるようになるため、潜在的なセキュリティ脅威となります。攻撃者は、接続を確立するために被害者から情報を受け取ることも必要です。Bluetooth デバイスを攻撃するには、攻撃者が Bluetooth アドレスと送信するチャネルを知らない限り、攻撃を行うことはできませんが、デバイスが使用中の場合は、これらは数分以内に推測できます。^[145]

2005 年 1 月、Lasco として知られるモバイルマルウェアワームが出現しました。このワームは、Symbian OS (シリーズ 60 プラットフォーム) を使用する携帯電話をターゲットにし、Bluetooth 対応デバイスを使用して自分自身を複製し、他のデバイスに拡散しました。このワームは自己インストール型で、モバイル ユーザーが別のデバイスからファイル (Velasco.sis) の転送を承認すると開始します。インストールされると、ワームは感染する他の Bluetooth 対応デバイスを探し始めます。さらに、ワームはデバイス上の他の .SIS ファイルに感染し、リムーバブル メディア ( Secure Digital、CompactFlashなど) を使用して別のデバイスに複製できるようにします。このワームはモバイル デバイスを不安定にする可能性があります。^[146]

2005 年 4 月、ケンブリッジ大学のセキュリティ研究者は、市販の Bluetooth デバイス間のPIN ベースのペアリングに対するパッシブ攻撃の実際の実装結果を発表しました。彼らは、攻撃が実際に高速であること、および Bluetooth の対称キー確立方法が脆弱であることを確認しました。この脆弱性を修正するために、彼らは、携帯電話などの特定のクラスのデバイスに対して、より強力な非対称キー確立が実行可能であることを示す実装を設計しました。^[147]

2005 年 6 月、Yaniv Shaked ^[148]と Avishai Wool ^[149]は、Bluetooth リンクの PIN を取得するためのパッシブおよびアクティブの両方の方法について説明した論文を発表しました。パッシブ攻撃では、適切な装備をした攻撃者が通信を盗聴し、最初のペアリング時に攻撃者がいたかどうかを偽装することができます。アクティブ手法では、プロトコルの特定の時点で挿入する必要がある特別に構築されたメッセージを使用して、マスターとスレーブにペアリング プロセスを繰り返させます。その後、最初の方法を使用して PIN をクラックできます。この攻撃の主な弱点は、攻撃を受けているデバイスのユーザーが、デバイスからプロンプトが表示されたときに攻撃中に PIN を再入力する必要があることです。また、このアクティブ攻撃にはおそらくカスタム ハードウェアが必要です。市販されているほとんどの Bluetooth デバイスは必要なタイミングに対応していないためです。^[150]

2005年8月、イギリスのケンブリッジシャー警察は、泥棒がBluetooth対応の携帯電話を使って車内に置き忘れた他の機器を追跡しているとして警告を発した。警察は、ノートパソコンやその他の機器をこのように置き忘れる場合は、モバイルネットワーク接続をすべて無効にするようユーザーにアドバイスしている。^[151]

2006年4月、セキュアネットワークとF-Secureの研究者は、多数のデバイスが目に見える状態で放置されていることに警告するレポートを発表し、さまざまなBluetoothサービスの普及と、最終的に発生するBluetoothワームの拡散の容易さに関する統計を発表しました。^[152]

2006年10月、ルクセンブルクのHack.luセキュリティカンファレンスで、Kevin FinistereとThierry Zollerは、Mac OS X v10.3.9とv10.4でBluetooth経由のリモートルートシェルを実演し、公開しました。彼らはまた、WoolとShakedの研究に基づいた最初のBluetooth PINとLinkkeysクラッカーも実演しました。^[153]

2017年4月、Armisのセキュリティ研究者は、Microsoft Windows、Linux、Apple iOS、Google Androidなど、さまざまなプラットフォームのBluetoothソフトウェアに複数の脆弱性を発見しました。これらの脆弱性は総称して「 BlueBorne 」と呼ばれています。この脆弱性により、攻撃者は認証なしでデバイスやシステムに接続し、「デバイスを事実上完全に制御」できるようになります。Armisは、2017年9月12日の脆弱性の共同発表前に、Google、Microsoft、Apple、Samsung、Linuxの開発者に連絡を取り、ソフトウェアにパッチを適用できるようにしました。^[154]

2018年7月、イスラエル工科大学の研究者であるリオル・ノイマンとイーライ・ビハムは、最新のBluetoothペアリング手順であるセキュアシンプルペアリングとLEセキュア接続にセキュリティ上の脆弱性があることを発見しました。 ^{[155] [156]}

また、2018年10月、クイーンズ大学のネットワークセキュリティ研究者であるカリム・ルーニスは、さまざまなBluetoothデバイスにCDV（接続ダンプ脆弱性）と呼ばれるセキュリティ脆弱性があることを特定しました。この脆弱性により、攻撃者は既存のBluetooth接続を切断し、関連するデバイスの認証解除と切断を引き起こすことができます。研究者は、さまざまなカテゴリやメーカーのさまざまなデバイスに対する攻撃を実証しました。^[157]

2019年8月、シンガポール工科デザイン大学、ヘルムホルツ情報セキュリティセンター、オックスフォード大学のセキュリティ研究者は、鍵ネゴシエーションにおけるKNOB（Key Negotiation of Bluetooth）と呼ばれる脆弱性を発見した。この脆弱性は「ネゴシエートされた暗号化鍵をブルートフォース攻撃し、盗聴された暗号文を復号化し、有効な暗号化メッセージを（リアルタイムで）挿入する」ことができるものであった。 ^{[158] [159] Googleは2019年8月5日に}Androidセキュリティパッチをリリースし、この脆弱性を排除した。^[160]

2023年11月、ユーレコムの研究者は、BLUFFS（Bluetooth Low Energy Forward and Future Secrecy Attacks）と呼ばれる新しいクラスの攻撃を明らかにしました。これら6つの新しい攻撃は、以前に知られていたKNOBおよびBIAS（Bluetooth Impersonation AttackS）攻撃を拡張し、連携して機能します。以前のKNOBおよびBIAS攻撃では、攻撃者はセッション内でBluetoothパケットを復号化して偽装することができました。BLUFFSは、この機能をデバイスによって生成されたすべてのセッション（過去、現在、および将来を含む）に拡張します。Bluetoothバージョン4.2から5.4までを実行しているすべてのデバイスが影響を受けます。^{[161] [162]}

Bluetoothは2.402GHzから2.480GHzの範囲の無線周波数スペクトルを使用します^[163] 。これは非電離放射線であり、ワイヤレス電話や携帯電話で使用される帯域幅と同様です。無線送信はIARCによって発がん性物質のリストに含まれていますが、特定の危害は実証されていません。Bluetooth無線の最大出力は、クラス1で100mW、クラス2で2.5mW、クラス3デバイスで1mWです。クラス1の最大出力でさえ、最も低出力の携帯電話よりも低いレベルです。^[164] UMTSとW-CDMAは250mWを出力し、GSM1800/1900は1000mWを出力し、GSM850/900は2000mWを出力します。              

Bluetoothイノベーションワールドカップは、Bluetooth Special Interest Group（SIG）のマーケティングイニシアチブであり、スポーツ、フィットネス、ヘルスケア製品でBluetoothテクノロジーを活用したアプリケーションのイノベーション開発を奨励する国際コンテストでした。このコンテストは、新しい市場を刺激することを目的としていました。^[165]

Bluetoothイノベーションワールドカップは2013年にBluetoothブレークスルーアワードに変わりました。Bluetooth SIGはその後、2016年にBluetoothワールドでImagine Blueアワードを開始しました。^[166] Bluetoothブレークスルーアワードプログラムは、現在入手可能な最も革新的な製品とアプリケーション、近日公開予定のプロトタイプ、学生主導の制作中のプロジェクトにスポットライトを当てています。^[167]

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