Zigbee安详基本篇Part.1

先容

ZigBee是一种开源无线技能，用于低功耗嵌入式装备(无线电体系)，用以促进呆板与呆板之间高效且有用的通讯(凡是相距10-100米)，同时保持一个较低的本钱。ZigBee成立在IEEE 802.15.4尺度之上，并获得ZigBee同盟(一个旨在尺度化ZigBee协议的公司同盟)的支持。ZigBee同盟有三种收集类型：ZigBee Pro，ZigBee RF4CE和ZigBee IP。ZigBee同盟还宣布了ZigBee Home Automation，ZigBee Smart Energy等应用措施设置文件，应承差异的装备类举办彼此操纵。

本文切磋了ZigBee协议的可用收集拓扑，仓库机关以及ZigBee收集的焦点逻辑装备。相识ZigBee协议的一样平常组件对付执行ZigBee安详说明和测试的重要性。

协议栈概述

ZigBee协议栈由四层构成：

• 物理层
• 媒领会见节制(MAC)层
• 收集层(NWK)
• 应用层(APL)

如下面的图1所示。每个层通过处事会见点提供一组袒露给上层的处事。物理层和MAC层由IEEE 802.15.4尺度打点，收集和应用层由ZigBee尺度打点。

图1：ZigBee协议栈架构概述

1. 应用层(APL)

它由ZigBee装备工具(ZDO)，应用措施支持子层(APS)和应用措施框架构成。

• ZigBee装备工具(ZDO)是一个应用措施，它行使收集和应用措施支持层原语来实现ZigBee终端装备，ZigBee路由器和ZigBee和谐器。它提供了应用措施工具，装备设置文件和APS之间的接口。ZDO认真初始化APS，NWK和安详处事提供商。它组装了来自结尾应用措施的设置信息，来确定和实现装备和处事发明，安详打点(密钥加载，密钥成立，密钥传输和身份验证)，收集打点(收集发明，分开/插手收集，重置收集毗连和建设)，绑定，节点和组打点。ZigBee装备工具(ZDO)打点装备的安详计策和安详设置。
• APS提供NWK和APL之间的接口。它为成立和维护安详相关提供处事。通过APS数据实体(APSDE：在应用实体之间提供数据传输处事)和APS打点实体(APMSE：提供安详处事，装备绑定和组打点)提供处事。APS层基于链接密钥或收集密钥的帧安详性。APS层认真安详的传输向外传出的帧和安详的吸取传入的帧以及安详的成立和打点加密密钥所需的处理赏罚步调。上层通过向APS层宣布原语来节制加密密钥的打点。
• 应用措施框架是托管应用措施工具的情形(最多可以界说254个)。这些凡是是制造商界说的应用工具。它界说了应用措施设置文件(动静协议，动静名目和处理赏罚操纵，使开拓职员可以或许行使驻留在差异设惫亓?应用措施实体建设可互操纵的漫衍式应用措施)和集群。

2. 收集层(NWK)

收集层确保了IEEE 802.15.4-2003 MAC子层的正确操纵，并为应用层提供吻合的处事接口。它通过数据实体与应用层毗连(NLDE：天生收集级PDU，提供拓扑专用的路由和安详性)和打点实体(NLME：设置新装备，启动收集，执行插手收集，从头插手收集和分开收集的成果，提供寻址成果，邻人发明，路由发明，吸取节制和路由)。NWK层认真安详的传输传出帧和安详的吸取传入帧所需的处理赏罚步调。NWK层的帧掩护机制行使高级加密尺度(AES)和CCM *(具有CBC-MAC操纵模式的加强计数器)举办身份验证和机要性。

3. MAC层

MAC层的职责包罗通过CSMA-CA机制节制对无线电信道的会见，发送信标帧，同步以及提供靠得住的传输机制。有四种范例的MAC帧：数据帧，信标帧，确认帧和MAC呼吁帧。该层的安详性基于行使CCM *加强的IEEE 802.15.4尺度，仅提供加密和完备性成果。CCM是具有CBC-MAC模式操纵加密方案的加强计数器。上层将MAC层默认密钥配置为勾当收集密钥的MAC层，将MAC层链路密钥配置为来自上层的任何链路密钥。

4. 物理层

它事变在两个独立的频率范畴：868/915 MHz和2.4 GHz。物理层认真数据包天生，数据包吸取，数据透明度和电源打点。

ZigBee成果描写符

ZigBee装备工具界说了三种范例的逻辑装备，每种装备都具有如下图所示的特定脚色(图2)：

图2：ZigBee成果描写符

• ZigBee和谐器：是认真成立，执行和打点整个ZigBee收集的装备。它认真设置收集的安详级别和设置信赖中心的地点(该地点的默认值是ZigBee和谐器本身的地点，不然，ZigBee和谐器可以指定备用的信赖中心)。ZigBee和谐器还维护当前关联装备的列表，并促进对孤独扫描和从头插手处理赏罚的支持，可以或许使先前关联的装备可以或许从头插手收集。每个收集只有一个和谐器，因此它永久不会被置于休眠状态(收集中也许没有和谐器)。和谐器还可以按照必要当做路由器行使。

留意：ZigBee信赖中心是在ZigBee收集中的其他信赖的装备上运行的应用措施，用于分发收集和端到端应用措施设置打点的密钥。信赖中心可所以和谐器装备或由Zigbee收集和谐员指定为信赖中心的装备。

收集的全部成员都只辨认一个信赖中心，每个安详收集中只有一个信赖中心。它设置为在尺度或高安详性模式下运行，可用于通过直接发送链接密钥(即密钥托管成果)或发送主密钥来辅佐成立端到端应用措施密钥。这些密钥是随机天生的。

• 尺度模式：专为住宅应用而计划。在此模式下，信赖中心维护收集中全部装备的列表，主密钥，链接密钥和收集密钥; 可是，它维护着一个尺度的收集密钥并节制着收集准入的计策。在此模式下，每个安详的插手收集的装备都应具有全局链接密钥或独一链接密钥，详细取决于所行使的应用措施。有须要要求信赖中苦衷先知道链路密钥的值和范例(全局或独一)，这有便于将装备安详的插手收集。
• 全局链接密钥的利益是，信赖中心所需的内存不会跟着收集中的装备数目而增添。
• 独一链接密钥具有对付收集上的每个装备均独一的利益，而且可以从收集上的其他装备掩护应用措施通讯。

（编辑：湖南网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!