✖


Jump to content

Зигби

(Перенаправлено с ссылки Zigbee Light )
Эта статья о протоколе беспроводной связи. Чтобы узнать о вымышленном персонаже, см. Зигби .

Зигби
Международный стандарт ИЭЭЭ 802.15.4
Разработано Альянс стандартов связи
Представлено 13 июня 2005 г. ( 13 июня 2005 г. )
Промышленность Промышленность, наука, медицина и Интернет вещей
Физический диапазон От 10 до 100 метров (от 30 до 300 футов)
Веб-сайт csa-iot .org

Zigbee — это IEEE 802.15.4 на основе спецификация для набора протоколов связи высокого уровня, используемых для создания персональных сетей с низким энергопотреблением с небольшими цифровыми радиостанциями , например, для домашней автоматизации , сбора данных о медицинских устройствах и других маломощных устройств. потребности в низкой пропускной способности, предназначены для небольших проектов, которым требуется беспроводное соединение. с низким энергопотреблением, низкой скоростью передачи данных и непосредственной близости (т. е. в личной зоне) Следовательно, Zigbee представляет собой беспроводную одноранговую сеть .

Технология, определенная спецификацией Zigbee, призвана быть проще и дешевле, чем другие беспроводные персональные сети (WPAN), такие как Bluetooth , или более общие беспроводные сети, такие как Wi-Fi (или Li-Fi ). Приложения включают в себя беспроводные выключатели света, домашние мониторы энергопотребления , системы управления дорожным движением и другое бытовое и промышленное оборудование, требующее беспроводной передачи данных на малом расстоянии с низкой скоростью.

Низкое энергопотребление ограничивает дальность передачи до 10–100 метров (от 30 до 300 футов) в прямой видимости , в зависимости от выходной мощности и характеристик окружающей среды. [ 1 ] Устройства Zigbee могут передавать данные на большие расстояния, передавая данные через ячеистую сеть промежуточных устройств, чтобы достичь более удаленных устройств. Zigbee обычно используется в приложениях с низкой скоростью передачи данных, которые требуют длительного времени автономной работы и безопасной сети. (Сети Zigbee защищены 128-битными симметричными ключами шифрования .) Zigbee имеет определенную скорость до 250 кбит/с , которая лучше всего подходит для прерывистой передачи данных от датчика или устройства ввода.

Zigbee был задуман в 1998 году, стандартизирован в 2003 году и пересмотрен в 2006 году. Название относится к виляющему танцу медоносных пчел после их возвращения в улей. [ 2 ]

Обзор

[ редактировать ]
Модуль Zigbee

с низким энергопотреблением, Zigbee — это стандарт беспроводной ячеистой сети предназначенный для устройств с батарейным питанием в приложениях беспроводного управления и мониторинга. Zigbee обеспечивает связь с низкой задержкой. Чипы Zigbee обычно интегрируются с радиостанциями и микроконтроллерами .

Zigbee работает в промышленных, научных и медицинских ( ISM ) радиодиапазонах. Поскольку диапазон 2,4 ГГц в основном используется для освещения и устройств домашней автоматизации в большинстве юрисдикций по всему миру. Хотя устройства для коммерческого учета коммунальных услуг и сбора данных о медицинских устройствах часто используют ниже ГГц частоты (902–928 МГц в Северной Америке, Австралии и Израиле, 868–870 МГц в Европе, 779–787 МГц в Китае, даже в этих регионах и страны, которые до сих пор используют частоту 2,4 ГГц для большинства продаваемых по всему миру устройств Zigbee, предназначенных для домашнего использования, при этом скорость передачи данных варьируется от примерно 20 кбит/с для диапазонов субГГц до примерно 250 кбит/с для каналов в диапазоне 2,4 ГГц).

Zigbee основывается на физическом уровне и управлении доступом к среде передачи данных , определенном в стандарте IEEE 802.15.4 для низкоскоростных беспроводных персональных сетей (WPAN). Спецификация включает четыре дополнительных ключевых компонента: сетевой уровень , прикладной уровень , Объекты устройств Zigbee (ZDO) и объекты приложений, определенные производителем. ZDO отвечают за некоторые задачи, включая отслеживание ролей устройств, управление запросами на присоединение к сети, а также обнаружение и безопасность устройств.

Сетевой уровень Zigbee изначально поддерживает как звездообразные , так и древовидные сети, а также общие ячеистые сети . В каждой сети должно быть одно устройство-координатор. В звездных сетях координатор должен быть центральным узлом. И деревья, и сетки позволяют использовать маршрутизаторы Zigbee для расширения связи на сетевом уровне. Еще одной определяющей особенностью Zigbee являются возможности для осуществления безопасной связи, защиты создания и транспортировки криптографических ключей, кадров шифрования и управления устройством. Он основан на базовой структуре безопасности, определенной в IEEE 802.15.4.

История

[ редактировать ]

Самоорганизующиеся специальные цифровые радиосети в стиле Zigbee были задуманы в 1990-х годах. Спецификация IEEE 802.15.4-2003 Zigbee была ратифицирована 14 декабря 2004 года. [ 3 ] Альянс стандартов связи (ранее Zigbee Alliance) объявил о доступности спецификации 1.0 13 июня 2005 года, известной как Спецификация ZigBee 2004 .

Кластерная библиотека

[ редактировать ]

В сентябре 2006 года была анонсирована спецификация Zigbee 2006 , упразднившая стек 2004 года. [ 4 ] Спецификация 2006 года заменяет структуру сообщения и пары ключ-значение, используемую в стеке 2004 года, на кластерную библиотеку . Библиотека представляет собой набор стандартизированных команд, атрибутов и глобальных артефактов, организованных в группы, известные как кластеры с такими названиями, как Smart Energy, Home Automation и Ссылка на Zigbee Light . [ 5 ]

В январе 2017 года Альянс стандартов подключения переименовал библиотеку в Dotdot и объявил ее новым протоколом, который будет обозначаться смайликом ( ||: ) . Они также объявили, что теперь он будет работать и в других типах сетей, используя интернет-протокол. [ 6 ] и будет взаимосвязан с другими стандартами, такими как Thread . [ 7 ] С момента своего появления Dotdot функционировал как уровень приложений по умолчанию практически для всех устройств Zigbee. [ 8 ]

Зигби Про

[ редактировать ]

Zigbee Pro, также известный как Zigbee 2007, был завершен в 2007 году. [ 9 ] Устройство Zigbee Pro может подключаться и работать в устаревшей сети Zigbee и наоборот. Из-за различий в параметрах маршрутизации устройство Zigbee Pro должно стать немаршрутизирующим конечным устройством Zigbee (ZED) в устаревшей сети Zigbee, а устаревшее устройство Zigbee должно стать ZED в сети Zigbee Pro. [ 10 ] Он работает в диапазоне ISM 2,4 ГГц и добавляет полосу частот ниже ГГц. [ 11 ]

Варианты использования

[ редактировать ]

Протоколы Zigbee предназначены для встроенных приложений, требующих низкого энергопотребления и допускающих низкие скорости передачи данных . Полученная в результате сеть будет потреблять очень мало энергии — для прохождения сертификации отдельные устройства должны иметь срок службы батареи не менее двух лет. [ 12 ] [ 13 ] [ сомнительно – обсудить ]

Типичные области применения включают в себя:

Zigbee не предназначен для ситуаций с высокой мобильностью узлов. Следовательно, он не подходит для тактических специальных радиосетей на поле боя, где присутствуют и необходимы высокая скорость передачи данных и высокая мобильность. [ нужна ссылка ] [ 18 ]

Профили приложений

[ редактировать ]

Первый профиль приложения Zigbee, Home Automation, был анонсирован 2 ноября 2007 года. [ нужна ссылка ] С тех пор были опубликованы дополнительные профили приложений.

The Спецификации Zigbee Smart Energy 2.0 определяют Интернет-протокола на основе протокол связи для мониторинга, контроля, информирования и автоматизации доставки и использования энергии и воды. Это усовершенствование спецификаций Zigbee Smart Energy версии 1. [ 19 ] Он добавляет услуги по зарядке электромобилей , установке, настройке и загрузке прошивки, услуги предоплаты, пользовательскую информацию и обмен сообщениями, управление нагрузкой, реагирование на спрос , а также общие интерфейсы информации и профилей приложений для проводных и беспроводных сетей. Его разрабатывают партнеры, в том числе:

Zigbee Smart Energy использует Zigbee IP, сетевой уровень, который маршрутизирует стандартный трафик IPv6 через IEEE 802.15.4 с использованием сжатия заголовка 6LoWPAN . [ 20 ] [ 21 ]

В 2009 году Консорциум радиочастот для бытовой электроники (RF4CE) и Альянс стандартов связи (ранее Zigbee Alliance) договорились разработать совместный стандарт для радиочастотного дистанционного управления. Zigbee RF4CE предназначен для широкого спектра бытовой электроники, такой как телевизоры и телеприставки. Оно обещало множество преимуществ по сравнению с существующими решениями дистанционного управления, включая более широкие возможности связи и повышенную надежность, расширенные функции и гибкость, функциональную совместимость и отсутствие барьера прямой видимости. [ 22 ] Спецификация Zigbee RF4CE использует подмножество функций Zigbee, позволяющих работать с меньшими конфигурациями памяти в недорогих устройствах, таких как удаленное управление бытовой электроникой.

Радиоаппаратура

[ редактировать ]

Конструкция радиоприемника, используемая Zigbee, имеет мало аналоговых каскадов и везде, где это возможно, использует цифровые схемы . Доступны продукты, объединяющие радио и микроконтроллер в одном модуле. [ 23 ]

Процесс квалификации Zigbee включает полную проверку требований физического уровня. Все радиомодули, созданные на основе одного и того же проверенного набора полупроводниковых масок, будут иметь одинаковые радиочастотные характеристики. Радиостанции Zigbee имеют очень жесткие ограничения по мощности и пропускной способности. Неисправный несертифицированный физический уровень может увеличить энергопотребление других устройств в сети Zigbee. Таким образом, радиостанции тестируются в соответствии с указаниями, приведенными в пункте 6 стандарта 802.15.4-2006. [ 24 ]

Этот стандарт определяет работу в нелицензионном диапазоне от 2,4 до 2,4835 ГГц. [ 25 ] от 902 до 928 МГц (Америка и Австралия) и от 868 до 868,6 МГц (Европа) (по всему миру), диапазоны ISM . Шестнадцать каналов выделены в диапазоне 2,4 ГГц, разнесены на 5 МГц, но каждый использует полосу пропускания только 2 МГц. В радиостанциях используется кодирование с расширенным спектром прямой последовательности , которое управляется цифровым потоком, поступающим в модулятор. Двоичная фазовая манипуляция (BPSK) используется в диапазонах 868 и 915 МГц, а квадратурная фазовая манипуляция со смещением (OQPSK), которая передает два бита на символ, используется в диапазоне 2,4 ГГц.

Необработанная скорость передачи данных по эфиру составляет 250 кбит/с на канал в диапазоне 2,4 ГГц, 40 кбит/с на канал в диапазоне 915 МГц и 20 кбит/с в диапазоне 868 МГц. Фактическая пропускная способность данных будет меньше максимальной указанной скорости передачи данных из-за служебных данных пакетов и задержек обработки. Для внутреннего применения на частоте 2,4 ГГц расстояние передачи составляет 10–20 м, в зависимости от строительных материалов, количества стен, через которые необходимо проникнуть, и выходной мощности, разрешенной в данном географическом положении. [ 26 ] Выходная мощность радиостанций обычно составляет 0–20 дБм (1–100 мВт).

Типы устройств и режимы работы

[ редактировать ]

Существует три класса устройств Zigbee:

  • Координатор Zigbee (ZC) : наиболее функциональное устройство, координатор формирует корень сетевого дерева и может соединяться с другими сетями. В каждой сети имеется ровно один координатор Zigbee, поскольку это устройство, которое первоначально запустило сеть (спецификация Zigbee LightLink также позволяет работать без координатора Zigbee, что делает его более удобным для использования с готовыми домашними продуктами). Он хранит информацию о сети, в том числе выступает в качестве центра доверия и хранилища ключей безопасности. [ 27 ] [ 28 ]
  • Zigbee Router (ZR) : Помимо выполнения функций приложения, устройства-маршрутизаторы могут выступать в качестве промежуточных маршрутизаторов, передавая данные на другие устройства. Эти типы продуктов Zigbee обычно питаются от сети, поэтому они всегда доступны в сети. Устройства Zigbee Router иногда называют повторителями Zigbee или расширителями диапазона Zigbee.
  • Конечное устройство Zigbee (ZED) : содержит ровно столько функций, сколько необходимо для связи с родительским узлом (координатором или маршрутизатором); он не может передавать данные с других устройств. Такое соотношение позволяет узлу находиться в режиме ожидания значительную часть времени, тем самым обеспечивая длительный срок службы батареи. Эти типы устройств Zigbee часто питаются от батареи. ZED требует наименьшего объема памяти и, следовательно, может быть дешевле в производстве, чем ZR или ZC.

Текущие протоколы Zigbee поддерживают сети с поддержкой и без поддержки маяков.

В сетях без поддержки маяков CSMA/CA используется механизм доступа к каналу без слотов. В сетях этого типа приемники маршрутизаторов Zigbee обычно постоянно активны, что требует дополнительного питания. [ 29 ] Однако это позволяет создавать гетерогенные сети, в которых одни устройства принимают данные непрерывно, а другие передают при необходимости. Типичным примером гетерогенной сети является беспроводной выключатель света : узел Zigbee на лампе может постоянно получать сигналы, поскольку он надежно питается от источника питания лампы, в то время как выключатель света с батарейным питанием будет оставаться в спящем режиме до тех пор, пока выключатель не будет переключен. . В этом случае коммутатор просыпается, отправляет команду лампе, получает подтверждение и возвращается в спящий режим. В такой сети ламповым узлом будет как минимум маршрутизатор Zigbee, если не координатор Zigbee; коммутационный узел обычно представляет собой конечное устройство Zigbee.

В сетях с поддержкой маяков маршрутизаторы Zigbee периодически передают маяки, чтобы подтвердить свое присутствие другим сетевым узлам. Узлы могут спать между маяками, тем самым продлевая срок службы их батареи. Интервалы передачи сигналов зависят от скорости передачи данных; они могут варьироваться от 15,36 миллисекунды до 251,65824 секунды при скорости 250 кбит/с, от 24 миллисекунд до 393,216 секунды при скорости 40 кбит/с и от 48 миллисекунд до 786,432 секунды при скорости 20 кбит/с. Длинные интервалы между сигналами требуют точного времени, что может оказаться дорогостоящим для реализации в недорогих продуктах.

В целом протоколы Zigbee минимизируют время работы радиостанции, чтобы снизить энергопотребление. В сетях маяков узлы должны быть активными только во время передачи маяка. В сетях без маяков энергопотребление явно асимметрично: некоторые устройства всегда активны, в то время как другие большую часть времени проводят во сне.

За исключением Smart Energy Profile 2.0, устройства Zigbee должны соответствовать стандарту IEEE 802.15.4-2003 низкоскоростной беспроводной персональной сети (LR-WPAN). Стандарт определяет нижние уровни протокола — физический уровень (PHY) и управления доступом к среде часть передачи данных . Базовым режимом доступа к каналу является множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA). То есть узлы общаются примерно так же, как общаются люди: перед началом узла узел кратко проверяет, не разговаривают ли другие узлы. CSMA/CA не используется в трех заметных исключениях:

  • Подтверждения сообщений.
  • Маяки отправляются по фиксированному графику.
  • Устройства в сетях с поддержкой маяков, которые требуют малой задержки и работы в реальном времени, также могут использовать гарантированные временные интервалы.

Сетевой уровень

[ редактировать ]

Основными функциями сетевого уровня являются обеспечение правильного использования подуровня MAC и предоставление подходящего интерфейса для использования следующим верхним уровнем, а именно прикладным уровнем. Сетевой уровень занимается сетевыми функциями, такими как подключение, отключение и настройка сетей. Он может устанавливать сеть, распределять адреса, а также добавлять и удалять устройства. Этот слой использует звездчатую, сетчатую и древовидную топологию.

Объект данных транспортного уровня создает и управляет блоками данных протокола по указанию прикладного уровня и выполняет маршрутизацию в соответствии с текущей топологией. Объект управления занимается настройкой новых устройств и устанавливает новые сети. Он может определить, принадлежит ли соседнее устройство к сети, и обнаружить новых соседей и маршрутизаторы.

Протокол маршрутизации, используемый сетевым уровнем, — AODV . [ 30 ] Чтобы найти устройство назначения, AODV используется для рассылки запроса маршрута всем своим соседям. Затем соседи передают запрос своим соседям и далее, пока не будет достигнут пункт назначения. Как только пункт назначения достигнут, ответ на маршрут отправляется посредством одноадресной передачи по пути с наименьшей стоимостью обратно к источнику. Как только источник получает ответ, он обновляет свою таблицу маршрутизации, добавляя адрес назначения следующего перехода в пути и соответствующую стоимость пути.

Прикладной уровень

[ редактировать ]

Уровень приложений — это уровень самого высокого уровня, определенный спецификацией, и эффективный интерфейс системы Zigbee для ее конечных пользователей. Он включает в себя большинство компонентов, добавленных спецификацией Zigbee: как ZDO (объект устройства Zigbee), так и процедуры управления им, а также объекты приложений, определенные производителем, считаются частью этого уровня. Этот уровень связывает таблицы, отправляет сообщения между связанными устройствами, управляет групповыми адресами, повторно собирает пакеты, а также передает данные. Он отвечает за обслуживание профилей устройств Zigbee.

Основные компоненты

[ редактировать ]

ZDO (объект устройства Zigbee), протокол в стеке протоколов Zigbee , отвечает за общее управление устройством, ключи безопасности и политики. Он отвечает за определение роли устройства в качестве координатора или конечного устройства, как упоминалось выше, а также за обнаружение новых устройств в сети и идентификацию предлагаемых ими услуг. Затем он может установить безопасные соединения с внешними устройствами и соответствующим образом ответить на запросы привязки.

Подуровень поддержки приложений (APS) является еще одним основным стандартным компонентом стека и поэтому предлагает четко определенный интерфейс и службы управления. Он работает как мост между сетевым уровнем и другими элементами прикладного уровня: он хранит актуальные таблицы привязок в форме базы данных, которые можно использовать для поиска подходящих устройств в зависимости от необходимых услуг и те, которые предлагают различные устройства. Будучи объединением обоих указанных уровней, он также маршрутизирует сообщения между уровнями стека протоколов .

Коммуникационные модели

[ редактировать ]
Модель связи высокого уровня Zigbee

Приложение может состоять из взаимодействующих объектов, которые взаимодействуют для выполнения желаемых задач. Задачи обычно будут в основном локальными для каждого устройства, например, управление каждым бытовым прибором. Целью Zigbee является распределение работы между множеством различных устройств, находящихся в отдельных узлах Zigbee, которые, в свою очередь, образуют сеть.

Объекты, образующие сеть, взаимодействуют, используя средства, предоставляемые APS, под контролем интерфейсов ZDO. В одном устройстве может существовать до 240 объектов приложения, пронумерованных в диапазоне 1–240. 0 зарезервирован для интерфейса данных ZDO, а 255 — для широковещательной передачи; Диапазон 241–254 в настоящее время не используется, но может использоваться в будущем.

Объектам приложения доступны две службы (в Zigbee 1.0):

  • пары ключ -значение Служба (KVP) предназначена для целей настройки. Он позволяет описывать, запрашивать и изменять атрибуты объекта через простой интерфейс, основанный на примитивах получения, установки и события, некоторые из которых позволяют запрашивать ответ. Конфигурация использует XML .
  • Служба сообщений разработана, чтобы предложить общий подход к обработке информации, избегая необходимости адаптации протоколов приложений и потенциальных накладных расходов, связанных с KVP. Он позволяет передавать произвольные полезные данные по кадрам APS.

Адресация также является частью прикладного уровня. Сетевой узел состоит из радиоприемопередатчика, совместимого с IEEE 802.15.4, и одного или нескольких описаний устройств (наборов атрибутов, которые можно опрашивать, устанавливать или отслеживать с помощью событий). Приемопередатчик является основой для адресации, а устройства внутри узла определяются идентификатором конечной точки в диапазоне от 1 до 240.

Связь и обнаружение устройств

[ редактировать ]

Чтобы приложения могли взаимодействовать, устройства, которые их поддерживают, должны использовать общий протокол приложения (типы сообщений, форматы и т. д.); эти наборы соглашений сгруппированы в профили . Кроме того, привязка определяется путем сопоставления идентификаторов входного и выходного кластера. [ объяснить ] уникален в контексте данного профиля и связан с входящим или исходящим потоком данных в устройстве. Таблицы привязки содержат пары источника и назначения.

В зависимости от доступной информации обнаружение устройства может осуществляться разными методами. Когда сетевой адрес известен, адрес IEEE можно запросить с помощью одноадресной связи. Когда этого нет, петиции транслируются . Конечные устройства просто ответят запрошенным адресом, в то время как сетевой координатор или маршрутизатор также отправит адреса всех связанных с ним устройств.

Этот расширенный протокол обнаружения [ объяснить ] позволяет внешним устройствам узнавать об устройствах в сети и услугах, которые они предлагают, о чем конечные точки могут сообщать по запросу обнаруживающего устройства (которое ранее получило их адреса). Также можно воспользоваться услугами сопоставления.

Использование идентификаторов кластера обеспечивает привязку дополнительных объектов с использованием таблиц привязки, которые поддерживаются координаторами Zigbee, поскольку таблица всегда должна быть доступна в сети, а координаторы, скорее всего, будут иметь постоянный источник питания. Некоторым приложениям могут потребоваться резервные копии, управляемые уровнями более высокого уровня. Для привязки требуется установленный канал связи; после его существования решается, добавлять ли новый узел в сеть в соответствии с политикой приложения и безопасности.

Общение может произойти сразу после ассоциации. При прямой адресации используются как радиоадрес, так и идентификатор конечной точки, тогда как при косвенной адресации используются все соответствующие поля (адрес, конечная точка, кластер и атрибут) и требуется, чтобы они отправлялись сетевому координатору, который поддерживает ассоциации и преобразует запросы на связь. Косвенная адресация особенно полезна для упрощения некоторых устройств и минимизации их потребности в памяти. Помимо этих двух методов доступна широковещательная рассылка на все конечные точки устройства, а групповая адресация используется для связи с группами конечных точек, принадлежащих определенному набору устройств.

Услуги безопасности

[ редактировать ]

Одной из определяющих особенностей Zigbee является предоставление средств для осуществления безопасной связи , защиты создания и транспортировки криптографических ключей и шифрования данных. Он основан на базовой структуре безопасности, определенной в IEEE 802.15.4.

Базовая модель безопасности

[ редактировать ]

Основным механизмом обеспечения конфиденциальности является адекватная защита всего ключевого материала. Ключи являются краеугольным камнем архитектуры безопасности; как таковая их защита имеет первостепенное значение, и ключи никогда не должны передаваться по незащищенному каналу . Кратковременное исключение из этого правила возникает на начальном этапе добавления в сеть ранее ненастроенного устройства. Доверие должно предполагаться при первоначальной установке ключей, а также при обработке информации безопасности. Сетевая модель Zigbee должна уделять особое внимание соображениям безопасности, поскольку одноранговые сети могут быть физически доступны для внешних устройств. Также невозможно предсказать состояние рабочей среды.

В стеке протоколов различные сетевые уровни не разделены криптографически, поэтому необходимы политики доступа и предполагается традиционная конструкция. Модель открытого доверия внутри устройства позволяет совместно использовать ключи, что заметно снижает потенциальные затраты. Тем не менее, уровень, создающий кадр, отвечает за его безопасность. Поскольку вредоносные устройства могут существовать, каждая полезная нагрузка сетевого уровня должна быть зашифрована, чтобы несанкционированный трафик мог быть немедленно отключен. Исключением, опять же, является передача сетевого ключа, который обеспечивает единый уровень безопасности сети, новому подключающемуся устройству.

Архитектура безопасности

[ редактировать ]

Архитектура безопасности Zigbee основана на CCM*, который добавляет в режим CCM функции только шифрования и обеспечения целостности . [ 31 ] Zigbee использует 128-битные ключи для реализации своих механизмов безопасности. Ключ может быть связан либо с сетью, которую могут использовать уровни Zigbee и подуровень MAC, либо со ссылкой, полученной посредством предварительной установки, соглашения или транспортировки. Создание ключей связи основано на главном ключе, который контролирует соответствие ключей ссылки. В конечном итоге, по крайней мере, первоначальный мастер-ключ должен быть получен через защищенный носитель (транспорт или предустановка), поскольку от этого зависит безопасность всей сети. Ссылка и главные ключи видны только на уровне приложения. Различные службы используют разные односторонние варианты ключа ссылки, чтобы избежать утечек и угроз безопасности.

Распределение ключей — одна из наиболее важных функций безопасности сети. В защищенной сети будет выделено одно специальное устройство — центр доверия , которому другие устройства доверяют распространение ключей безопасности. В идеале на устройствах должен быть предварительно загружен адрес центра управления безопасностью и первоначальный главный ключ; если разрешена мгновенная уязвимость, она будет отправлена, как описано выше. Типичные приложения, не требующие особых требований к безопасности, для связи будут использовать сетевой ключ, предоставленный центром управления безопасностью (через изначально незащищенный канал).

Таким образом, центр управления безопасностью сохраняет как сетевой ключ, так и обеспечивает двухточечную безопасность. Устройства будут принимать сообщения, исходящие только от ключа, предоставленного центром управления безопасностью, за исключением первоначального главного ключа. Архитектура безопасности распределена по сетевым уровням следующим образом:

  • Подуровень MAC способен обеспечить надежную связь с одним прыжком. Как правило, используемый уровень безопасности определяется верхними уровнями.
  • Сетевой уровень управляет маршрутизацией, обработкой полученных сообщений и способен осуществлять широковещательную рассылку запросов. Если доступно, исходящие кадры используют соответствующий ключ связи в соответствии с маршрутизацией. В противном случае используется сетевой ключ.
  • Уровень приложений предлагает ключевые услуги установления и транспортировки как для ZDO, так и для приложений.

По данным немецкого компьютерного электронного журнала Heise Online , Zigbee Home Automation 1.2 использует запасные ключи для согласования шифрования, которые известны и не могут быть изменены. Это делает шифрование очень уязвимым. [ 32 ] [ 33 ] Стандарт Zigbee 3.0 обладает улучшенными функциями безопасности и смягчает вышеупомянутую слабость, предоставляя производителям устройств возможность использовать собственный установочный ключ, который затем поставляется вместе с устройством, тем самым полностью предотвращая использование резервного ключа сетевым трафиком. Это гарантирует, что весь сетевой трафик надежно зашифрован даже во время сопряжения устройства. Кроме того, всем устройствам Zigbee необходимо рандомизировать свой сетевой ключ независимо от того, какой метод сопряжения они использовали, тем самым повышая безопасность старых устройств. Координатор Zigbee в сети Zigbee может быть настроен на запрет доступа к устройствам, которые не используют эту рандомизацию ключей, что еще больше повышает безопасность. Кроме того, в протоколе Zigbee 3.0 предусмотрены меры противодействия удалению уже сопряженных устройств из сети с целью прослушивания обмена ключами при повторном сопряжении.

Моделирование

[ редактировать ]

Сетевые симуляторы, такие как ns-2 , OMNeT++ , OPNET и NetSim , можно использовать для моделирования сетей IEEE 802.15.4 Zigbee. Эти симуляторы поставляются с C или C++ библиотеками с открытым исходным кодом , которые пользователи могут изменять. Таким образом, пользователи могут определить достоверность новых алгоритмов до их аппаратной реализации.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ «Часто задаваемые вопросы по спецификациям ZigBee» . ZigBee.org . Зигби Альянс. Архивировано из оригинала 27 июня 2013 года . Проверено 14 июня 2013 г.
  2. ^ Гисласон, Дрю (2 июля 2010 г.). «Беспроводная сеть ZigBee» . ЭЭ Таймс .
  3. ^ Документ ZigBee 053474r06, версия 1.0: Спецификация ZigBee . ЗигБи Альянс. 2004.
  4. ^ IEEE 802.15 WPAN, рабочая группа 4 (27 ноября 2019 г.). «IEEE 802.15» . IEEE802.org . Институт инженеров электротехники и электроники . Проверено 18 октября 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Руководство пользователя кластерной библиотеки ZigBee (PDF) , NXP , получено 3 января 2020 г. .
  6. ^ Корфилд, Гарет (4 января 2017 г.). «Дотдот. Кто там? Еще один уровень приложений IoT» . Регистр . Проверено 18 января 2017 г.
  7. ^ «ZigBee DotDot Dashes для унификации стеков подключений» . ElectronicDesign.com . 18 января 2017 года . Проверено 18 января 2017 г.
  8. ^ «Кто имеет значение? Все, что вам нужно знать о CSA» . Умная домашняя сцена . 7 марта 2022 г. . Проверено 8 марта 2024 г. [ самостоятельно опубликованный источник? ]
  9. ^ Джек Шэндл (27 ноября 2007 г.), Что означает ZigBee Pro для вашего приложения? , EE Times Design , получено 25 апреля 2024 г.
  10. ^ «ZigBee против ZigBee Pro — разница между ZigBee и ZigBee Pro» . RFWireless-World.com . 2012.
  11. ^ «ЗигБи Про» . ZigBee.org . ЗигБи Альянс. Архивировано из оригинала 2 ноября 2019 года . Проверено 2 октября 2018 г.
  12. ^ «Новые микроконтроллеры Atmel ориентированы на маломощный ZigBee» . Архивировано из оригинала 13 декабря 2006 года.
  13. ^ «Важность энергопотребления в спящем режиме в приложениях ZigBee/802.15.4» . 11 сентября 2006 года . Проверено 25 апреля 2024 г.
  14. ^ «Разработка приложений для вашего умного дома с помощью QIVICON» (PDF) . osgi.org . 27 марта 2014 г. Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2014 г.
  15. ^ Беллидо-Утейрино, Франсиско Дж. (февраль 2012 г.). «Построение автоматизации освещения зданий посредством интеграции DALI с беспроводными сенсорными сетями». Транзакции IEEE по бытовой электронике . 58 (1): 47–52. дои : 10.1109/TCE.2012.6170054 . S2CID   695261 .
  16. ^ «Что такого хорошего в сетях ZigBee?» (PDF) . Дейнтри.нет . Дейнтри Сети . Проверено 19 января 2007 г.
  17. ^ Контни, Джек (21 января 2011 г.). «Shure представляет революционное беспроводное решение Axient» . TVTechnology.com . Архивировано из оригинала 3 ноября 2017 года . Проверено 17 мая 2017 г.
  18. ^ Манодж, К.С. (2019). Промышленная автоматизация с помощью SCADA: концепции, коммуникации и безопасность . Ченнаи: Notion Press. ISBN  978-1-68466-829-8 .
  19. ^ «Обзор умной энергетики ZigBee» . ZigBee.org . Зигби Альянс. Архивировано из оригинала 20 сентября 2012 года . Проверено 18 октября 2012 г.
  20. ^ «ZigBee IP и 920IP» . ZigBee.org . Зигби Альянс . Проверено 4 июня 2016 г.
  21. ^ «ZigBee IP: Smart Grid, встречайте Интернет вещей» . GreenTechAdvocates.com . Сторонники зеленых технологий . Проверено 4 июня 2016 г.
  22. ^ «Представляем ZigBee RF4CE» (PDF) . Дейнтри.нет . Дейнтри Сети . Проверено 4 мая 2009 г.
  23. ^ «Зигбитные модули MCU Wireless — Microchip Corporation» . Microchip.com . Микрочиповые технологии . Проверено 14 января 2018 г.
  24. ^ «Что такое Зигби – Мешрин» (на китайском (Тайвань)). 13 мая 2022 г. Проверено 8 марта 2024 г.
  25. ^ Ван, Чонгган; Цзян, Тао; Чжан, Цянь, ред. (12 марта 2014 г.). Сетевые протоколы и приложения ZigBee . ЦРК Пресс. ISBN  9781439816011 .
  26. ^ Иган, Дэвид. «Распространение ZigBee для сетей интеллектуального учета» . Электрический свет и мощность .
  27. ^ Бьелса, Альберто; Гаскон, Давид (15 апреля 2010 г.). «Тройная безопасность в ZigBee: шифрование на канальном, сетевом и прикладном уровнях» . Sensor-Networks.org . Группа исследования беспроводных сенсорных сетей. Архивировано из оригинала 26 марта 2015 года . Проверено 18 октября 2012 г.
  28. ^ Гаскон, Давид (5 февраля 2009 г.). «Безопасность в сетях 802.15.4 и ZigBee» . Sensor-Networks.org . Группа исследования беспроводных сенсорных сетей. Архивировано из оригинала 11 мая 2012 года . Проверено 18 октября 2012 г.
  29. ^ Эрген, Синем Джолери (2004). «Краткое описание ZigBee/IEEE 802.15.4» (PDF) . Калифорнийский университет в Беркли Т. 10. – Нет. 17. П. 11 . Проверено 20 июля 2021 г.
  30. ^ Ройер, Элизабет М.; Чай-Кеонг То (1999). «Обзор текущих протоколов маршрутизации для одноранговых мобильных беспроводных сетей». Персональные коммуникации IEEE . 6 (2). Институт инженеров по электротехнике и электронике : 46–55. CiteSeerX   10.1.1.11.8637 . дои : 10.1109/98.760423 .
  31. ^ «Стандарт IEEE для локальных и городских сетей. Часть 15.4: Низкоскоростные беспроводные персональные сети (LR-WPAN)» (PDF) . Стандарты IEEE . 5 сентября 2011. с. 229. Архивировано из оригинала (PDF) 30 января 2013 года . Проверено 18 декабря 2015 г.
  32. ^ Соколов, Дэниел Эй Джей (21 ноября 2015 г.). «Deepsec: ZigBee превращает умный дом в дом открытых дверей» . Heise Online (на немецком языке). Хайнц Хайзе . Проверено 27 ноября 2019 г.
  33. ^ Зиллнер, Тобиас (6 августа 2015 г.), Zigbee Exploited (PDF)
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Zigbee&oldid=1237727204#Zigbee_Light_Link"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 035ed5c417ae1902e8be4fe6f316440c__1722392760
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/03/0c/035ed5c417ae1902e8be4fe6f316440c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Zigbee - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)