'' Kinglock '' - Giải pháp tổng thể về khóa vân tay, khóa thẻ từ, khóa mã số hàng đầu Việt nam

Zigbee

Zigbee là một đặc điểm kỹ thuật dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4 cho bộ giao thức truyền thông cấp cao được sử dụng để tạo mạng khu vực cá nhân với radio kỹ thuật số nhỏ, công suất thấp , như tự động hóa gia đình, thu thập dữ liệu thiết bị y tế và năng lượng thấp khác nhu cầu băng thông thấp, được thiết kế cho các dự án quy mô nhỏ cần kết nối không dây. Do đó, Zigbee là một mạng quảng cáo không dây có năng lượng thấp, tốc độ thấp và gần (tức là khu vực cá nhân) .

Công nghệ được xác định theo thông số kỹ thuật của Zigbee nhằm mục đích đơn giản và ít tốn kém hơn so với các mạng khu vực cá nhân không dây khác (WPAN), như Bluetooth hoặc mạng không dây chung hơn như Wi-Fi. Các ứng dụng bao gồm công tắc đèn không dây, màn hình năng lượng gia đình , hệ thống quản lý giao thông và các thiết bị công nghiệp và tiêu dùng khác yêu cầu truyền dữ liệu không dây tốc độ thấp tầm ngắn.

Mức tiêu thụ điện năng thấp của nó giới hạn khoảng cách truyền tới tầm nhìn 10 dặm100 mét , tùy thuộc vào sản lượng điện và đặc điểm môi trường. Các thiết bị Zigbee có thể truyền dữ liệu qua khoảng cách xa bằng cách truyền dữ liệu qua mạng lưới các thiết bị trung gian để đến các thiết bị xa hơn. Zigbee thường được sử dụng trong các ứng dụng tốc độ dữ liệu thấp, yêu cầu thời lượng pin dài và kết nối mạng an toàn (mạng Zigbee được bảo mật bằng các khóa mã hóa đối xứng 128 bit .) Zigbee có tốc độ xác định 250 kbit / s, phù hợp nhất để truyền dữ liệu gián đoạn từ cảm biến hoặc thiết bị đầu vào.

Zigbee được hình thành vào năm 1998, được chuẩn hóa vào năm 2003 và được sửa đổi vào năm 2006. Cái tên này đề cập đến điệu nhảy lắc lư của những con ong mật sau khi chúng trở lại tổ ong.

Tổng quan 

Zigbee là một tiêu chuẩn mạng lưới không dây giá rẻ, năng lượng thấp, nhắm vào các thiết bị chạy bằng pin trong các ứng dụng điều khiển và giám sát không dây. Zigbee cung cấp thông tin liên lạc có độ trễ thấp. Chip Zigbee thường được tích hợp với radio và với vi điều khiển. Zigbee hoạt động trong các băng tần vô tuyến công nghiệp, khoa học và y tế ( ISM ): 2,4 GHz trong hầu hết các khu vực pháp lý trên toàn thế giới; mặc dù một số thiết bị cũng sử dụng 784 MHz ở Trung Quốc, 868 MHz ở châu Âu và 915 MHz ở Mỹ và Úc, tuy nhiên ngay cả những khu vực và quốc gia đó vẫn sử dụng 2,4 GHz cho hầu hết các thiết bị Zigbee thương mại để sử dụng tại nhà. Tốc độ dữ liệu thay đổi từ 20 kb / s (băng tần 868 MHz) đến 250 kb / s (băng tần 2,4 GHz).

Zigbee xây dựng trên lớp vật lý và điều khiển truy cập phương tiện được xác định trong chuẩn 802.11.15.4 của IEEE cho các mạng khu vực cá nhân không dây tốc độ thấp (WPANs). Thông số kỹ thuật bao gồm bốn thành phần chính bổ sung: lớp mạng, lớp ứng dụng, Đối tượng thiết bị Zigbee (ZDOs) và các đối tượng ứng dụng do nhà sản xuất xác định. ZDO chịu trách nhiệm cho một số nhiệm vụ, bao gồm theo dõi vai trò của thiết bị, quản lý các yêu cầu tham gia mạng, cũng như khám phá và bảo mật thiết bị.

Các Zigbee lớp mạng natively hỗ trợ cả hai ngôi sao và cây mạng, và chung mạng lưới . Mỗi mạng phải có một thiết bị điều phối. Trong các mạng sao, điều phối viên phải là nút trung tâm. Cả cây và mắt lưới đều cho phép sử dụng bộ định tuyến Zigbee để mở rộng giao tiếp ở cấp độ mạng. Một tính năng xác định khác của Zigbee là các phương tiện để thực hiện liên lạc an toàn, bảo vệ việc thiết lập và vận chuyển các khóa mật mã, khung mã hóa và thiết bị điều khiển. Nó được xây dựng trên khung bảo mật cơ bản được xác định trong IEEE 802.15.4.

Lịch sử 

Các mạng vô tuyến kỹ thuật số tự tổ chức kiểu Zigbee được hình thành vào những năm 1990. Thông số kỹ thuật Zigbee của IEEE 802.15.4-2003 đã được phê chuẩn vào ngày 14 tháng 12 năm 2004. Liên minh Zigbee đã công bố tính khả dụng của Thông số kỹ thuật 1.0 vào ngày 13 tháng 6 năm 2005, được gọi là Thông số kỹ thuật của Zigbee 2004 .

Thư viện cụm 

Vào tháng 9 năm 2006, Thông số kỹ thuật Zigbee 2006 đã được công bố, lỗi thời với ngăn xếp năm 2004. Đặc tả năm 2006 thay thế cấu trúc Cặp giá trị tin nhắn / khóa được sử dụng trong ngăn xếp năm 2004 với một thư viện cụm . Thư viện là một tập hợp các lệnh được tiêu chuẩn hóa, được tổ chức theo các nhóm được gọi là các cụm có tên như Năng lượng thông minh , Tự động hóa gia đình , Liên kết ánh sáng Zigbee . 

Vào tháng 1 năm 2017, Liên minh Zigbee đã đổi tên thư viện thành Dotdot và thông báo đây là một giao thức mới được đại diện bởi một biểu tượng cảm xúc ( || :) . Họ cũng tuyên bố rằng giờ đây họ cũng sẽ chạy trên các loại mạng khác bằng Giao thức Internet và sẽ kết nối với các tiêu chuẩn khác như Thread . Kể từ khi ra mắt, Dotdot đã hoạt động như lớp ứng dụng mặc định cho hầu hết tất cả các thiết bị Zigbee.

Zigbee PRO 

Zigbee PRO, còn được gọi là Zigbee 2007, đã được hoàn thiện vào năm 2007. Một thiết bị Zigbee PRO có thể tham gia và hoạt động trên mạng Zigbee cũ và ngược lại. Do sự khác biệt trong tùy chọn định tuyến, các thiết bị Zigbee PRO phải trở thành thiết bị đầu cuối Zigbee (ZED) không định tuyến trên mạng Zigbee cũ và các thiết bị Zigbee cũ phải trở thành ZED trên mạng Zigbee PRO. Nó hoạt động trên không chỉ băng tần 2,4 GHz mà cả băng tần phụ. 

Các trường hợp sử dụng 

Các giao thức Zigbee dành cho các ứng dụng nhúng yêu cầu mức tiêu thụ điện năng thấp và dung sai tốc độ dữ liệu thấp . Mạng kết quả sẽ sử dụng rất ít các thiết bị cá nhân của Power phải có thời lượng pin ít nhất hai năm để vượt qua chứng nhận Zigbee. 

Các lĩnh vực ứng dụng điển hình bao gồm:

Tự động hóa nhà 

Mạng cảm biến không dây

Hệ thống điều khiển công nghiệp

Cảm biến nhúng 

Thu thập dữ liệu y tế

Khói và cảnh báo đột nhập

Tự động hóa tòa nhà

Cấu hình micro không dây từ xa 

Zigbee không dành cho các tình huống có tính di động cao giữa các nút. Do đó, nó không phù hợp với các mạng vô tuyến chiến thuật ad hoc trong chiến trường, nơi có tốc độ dữ liệu cao và tính cơ động cao. 

Liên minh Zigbee 

Được thành lập vào năm 2002, Liên minh Zigbee là một nhóm các công ty duy trì và xuất bản tiêu chuẩn Zigbee. Thuật ngữ Zigbee là nhãn hiệu đã đăng ký của nhóm này, không phải là một tiêu chuẩn kỹ thuật duy nhất. Liên minh xuất bản hồ sơ ứng dụng cho phép nhiều nhà cung cấp OEM tạo ra các sản phẩm có thể tương tác. Mối quan hệ giữa IEEE 802.15.4 và Zigbee tương tự như mối quan hệ giữa IEEE 802.11 và Liên minh Wi-Fi .

Trong những năm qua, tư cách thành viên của Liên minh đã tăng lên hơn 500 công ty, bao gồm các công ty như Comcast, Ikea, Legrand, Samsung SmartThings và Amazon. Liên minh Zigbee có ba cấp thành viên: Con nuôi, Người tham gia và Người quảng bá. Các thành viên Adopter được phép truy cập vào các thông số và tiêu chuẩn Zigbee đã hoàn thành và các thành viên tham gia có quyền biểu quyết, đóng vai trò trong việc phát triển Zigbee và có quyền truy cập sớm vào các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn để phát triển sản phẩm.

Các yêu cầu về tư cách thành viên trong Liên minh Zigbee gây ra vấn đề cho các nhà phát triển Phần mềm Tự do vì phí hàng năm mâu thuẫn với Giấy phép Công cộng GNU . Các yêu cầu đối với các nhà phát triển tham gia Liên minh Zigbee cũng mâu thuẫn với hầu hết các giấy phép phần mềm miễn phí khác . Hội đồng Liên minh Zigbee đã được yêu cầu làm cho giấy phép của họ tương thích với GPL, nhưng từ chối. Bluetooth có triển khai GPL được cấp phép. 

Hồ sơ ứng dụng 

Hồ sơ ứng dụng Zigbee đầu tiên, Tự động hóa gia đình, được công bố vào ngày 2 tháng 11 năm 2007. Danh sách các hồ sơ ứng dụng hiện tại được công bố hoặc đang được phát triển là :

Phát hành thông số kỹ thuật 

Tự động hóa nhà 1.2

Năng lượng thông minh 1.1b

Năng lượng thông minh 1.2

Năng lượng thông minh 1.2a

Năng lượng thông minh 1,2b

Dịch vụ viễn thông 1.0

Chăm sóc sức khỏe 1.0

RF4CE - Điều khiển từ xa 1.0

RF4CE - Thiết bị đầu vào 1.0

Điều khiển từ xa 2.0

Liên kết ánh sáng 1.0

IP 1.0

Tự động hóa tòa nhà thương mại 1.0

Cổng 1.0

Green Power 1.0 (Tính năng điều khiển từ xa không dùng pin tùy chọn của Zigbee 2012)

Dịch vụ bán lẻ

Thông số kỹ thuật đang được phát triển 

Năng lượng thông minh Zigbee 2.0

Năng lượng thông minh 1.3 (không phát hành)

Năng lượng thông minh 1.4

Liên kết ánh sáng 1.1

Tự động hóa nhà 1.3

Các Zigbee Smart Energy V2.0 chi tiết kỹ thuật xác định một giao thức Internet để theo dõi, kiểm soát, thông tin và tự động hóa việc cung cấp và sử dụng năng lượng và nước. Nó là một cải tiến của thông số kỹ thuật Zigbee Smart Energy phiên bản 1. [23] Nó cho biết thêm dịch vụ cho plug-in xe điện sạc, lắp đặt, cấu hình và phần mềm tải về, dịch vụ trả trước, thông tin người dùng và nhắn tin, kiểm soát tải trọng, đáp ứng nhu cầu và các thông tin chung và giao diện hồ sơ thi tuyển cho các mạng có dây và không dây. Nó đang được phát triển bởi các đối tác bao gồm:

Diễn đàn HomeGrid chịu trách nhiệm tiếp thị và chứng nhận công nghệ và sản phẩm của ITU-T G.hn

HomePlug Liên minh Powerline

Hiệp hội kỹ sư ô tô quốc tế SAE International

Liên minh IPSO

Liên minh SunSpec

Liên minh Wi-Fi .

Zigbee Smart Energy dựa trên Zigbee IP, một lớp mạng định tuyến lưu lượng IPv6 tiêu chuẩn qua IEEE 802.15.4 bằng cách sử dụng nén tiêu đề 6LoWPAN . [24] [25]

Năm 2009, Liên minh RF4CE (Tần số vô tuyến cho điện tử tiêu dùng) và Liên minh Zigbee đã đồng ý cung cấp một tiêu chuẩn chung cho các điều khiển từ xa tần số vô tuyến. Zigbee RF4CE được thiết kế cho một loạt các sản phẩm điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như TV và hộp set-top. Nó hứa hẹn nhiều lợi thế so với các giải pháp điều khiển từ xa hiện có, bao gồm giao tiếp phong phú hơn và tăng độ tin cậy, tính năng nâng cao và tính linh hoạt, khả năng tương tác và không có rào cản tầm nhìn. Thông số Zigbee RF4CE giảm một số trọng lượng mạng và không hỗ trợ tất cả các tính năng lưới, được trao đổi cho các cấu hình bộ nhớ nhỏ hơn cho các thiết bị giá rẻ hơn, chẳng hạn như điều khiển từ xa các thiết bị điện tử tiêu dùng.

Với việc giới thiệu hồ sơ ứng dụng Zigbee RF4CE thứ hai vào năm 2012 và tăng động lực trên thị trường MSO, nhóm Zigbee RF4CE cung cấp một cái nhìn tổng quan về tình trạng hiện tại của tiêu chuẩn, ứng dụng và tương lai của công nghệ. 

Phần cứng vô tuyến 

Thiết kế radio được Zigbee sử dụng có một vài giai đoạn tương tự và sử dụng các mạch kỹ thuật số bất cứ khi nào có thể.

Mặc dù bản thân bộ đàm là không tốn kém, Quy trình xác định Zigbee bao gồm xác nhận đầy đủ các yêu cầu của lớp vật lý. Tất cả các bộ đàm có nguồn gốc từ cùng một bộ mặt nạ bán dẫn được xác nhận sẽ được hưởng các đặc tính RF giống nhau. Một lớp vật lý không chắc chắn có trục trặc có thể làm tê liệt tuổi thọ pin của các thiết bị khác trên mạng Zigbee. Bộ đàm Zigbee có những hạn chế rất chặt chẽ về công suất và băng thông. Do đó, radio được kiểm tra với hướng dẫn được đưa ra bởi Khoản 6 của Tiêu chuẩn 802.15.4-2006. Các sản phẩm tích hợp radio và vi điều khiển vào một mô-đun có sẵn. 

Tiêu chuẩn này quy định cụ thể hoạt động trong không có giấy phép 2,4-2,4835 GHz (trên toàn thế giới), 902-928  MHz (châu Mỹ và Úc) và 868-868,6 MHz (châu Âu) ban nhạc ISM . Mười sáu kênh được phân bổ trong băng tần 2,4  GHz , với mỗi kênh cách nhau 5  MHz , mặc dù chỉ sử dụng băng thông 2 MHz. Các radio sử dụng mã hóa trải phổ chuỗi trực tiếp , được quản lý bởi luồng kỹ thuật số vào bộ điều biến. Khóa dịch pha nhị phân (BPSK) được sử dụng trong các băng tần 868 và 915 MHz, và khóa dịch pha pha cầu phương(OQPSK) bù hai bit cho mỗi ký hiệu được sử dụng trong băng tần 2,4 GHz.

Tốc độ dữ liệu thô, trên không trung là 250  kbit / s trên mỗi kênh ở băng tần 2,4 GHz, 40 kbit / s trên mỗi kênh ở băng tần 915 MHz và 20 kbit / s ở băng tần 868 MHz. Thông lượng dữ liệu thực tế sẽ nhỏ hơn tốc độ bit được chỉ định tối đa do sự chậm trễ của gói và quá trình xử lý. Đối với các ứng dụng trong nhà ở khoảng cách truyền 2,4 GHz có thể là 102020 m, tùy thuộc vào vật liệu xây dựng, số lượng tường được xuyên thủng và công suất đầu ra được phép ở vị trí địa lý đó. Ngoài trời với tầm nhìn xa , phạm vi có thể lên tới 1500 m tùy thuộc vào sản lượng điện và đặc điểm môi trường. Công suất đầu ra của radio thường là 0-20 dBm (1-100 mW).

Các loại thiết bị và chế độ hoạt động 

Thiết bị Zigbee có ba loại:

Điều phối viên Zigbee (ZC) : Thiết bị có khả năng nhất, Điều phối viên tạo thành gốc của cây mạng và có thể kết nối với các mạng khác. Có chính xác một Điều phối viên Zigbee trong mỗi mạng vì đó là thiết bị khởi động mạng ban đầu (thông số kỹ thuật của Zigbee LightLink cũng cho phép hoạt động mà không cần Điều phối viên Zigbee, giúp sử dụng nhiều hơn cho các sản phẩm gia đình có sẵn). Nó lưu trữ thông tin về mạng, bao gồm đóng vai trò là Trung tâm tin cậy & kho lưu trữ cho các khóa bảo mật. 

Bộ định tuyến Zigbee (ZR) : Cũng như chạy một chức năng ứng dụng, Bộ định tuyến có thể hoạt động như một bộ định tuyến trung gian, truyền dữ liệu từ các thiết bị khác.

Thiết bị kết thúc Zigbee (ZED) : Chứa đủ chức năng để nói chuyện với nút cha (Điều phối viên hoặc Bộ định tuyến); nó không thể chuyển tiếp dữ liệu từ các thiết bị khác. Mối quan hệ này cho phép nút ngủ trong một khoảng thời gian đáng kể do đó cho thời lượng pin dài. Một ZED đòi hỏi ít bộ nhớ nhất và do đó, có thể sản xuất ít tốn kém hơn so với ZR hoặc ZC.

Các giao thức Zigbee hiện tại hỗ trợ các đèn hiệu và các mạng không bật đèn hiệu. Trong các mạng không bật đèn hiệu, cơ chế truy cập kênh CSMA / CA không được đánh dấu được sử dụng. Trong loại mạng này, Bộ định tuyến Zigbee thường có bộ thu liên tục hoạt động, yêu cầu nguồn điện mạnh hơn. Tuy nhiên, điều này cho phép các mạng không đồng nhất trong đó một số thiết bị nhận liên tục trong khi các thiết bị khác chỉ truyền khi phát hiện kích thích bên ngoài. Ví dụ điển hình của mạng không đồng nhất là công tắc đèn không dây: Nút Zigbee ở đèn có thể liên tục nhận được, vì nó được kết nối với nguồn điện chính, trong khi công tắc đèn chạy bằng pin sẽ vẫn ngủ cho đến khi công tắc được ném. Công tắc sau đó thức dậy, gửi lệnh đến đèn, nhận được xác nhận và trở về trạng thái ngủ. Trong một mạng như vậy, nút đèn sẽ có ít nhất một Bộ định tuyến Zigbee, nếu không phải là Điều phối viên Zigbee; nút chuyển đổi thường là thiết bị Zigbee End.

Trong các mạng hỗ trợ đèn hiệu, các nút mạng đặc biệt được gọi là Bộ định tuyến Zigbee truyền các đèn hiệu định kỳ để xác nhận sự hiện diện của chúng với các nút mạng khác. Các nút có thể ngủ giữa các đèn hiệu, do đó làm giảm chu kỳ nhiệm vụ của chúng và kéo dài tuổi thọ pin. Khoảng thời gian Beacon phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu; chúng có thể dao động từ 15,36 mili giây đến 251.65824 giây ở tốc độ 250  kbit / s , từ 24 mili giây đến 393.216 giây ở 40 kbit / s và từ 48 mili giây đến 786.432 giây ở 20 kbit / s. Tuy nhiên, hoạt động chu kỳ nhiệm vụ thấp với khoảng thời gian đèn hiệu dài đòi hỏi thời gian chính xác, có thể mâu thuẫn với nhu cầu chi phí sản phẩm thấp.

Nói chung, các giao thức Zigbee giảm thiểu thời gian bật radio, để giảm việc sử dụng năng lượng. Trong các mạng báo hiệu, các nút chỉ cần hoạt động trong khi đèn hiệu đang được truyền đi. Trong các mạng không bật đèn hiệu, mức tiêu thụ năng lượng được quyết định là không đối xứng: Một số thiết bị luôn hoạt động trong khi các thiết bị khác dành phần lớn thời gian để ngủ.

Ngoại trừ Cấu hình năng lượng thông minh 2.0, các thiết bị Zigbee được yêu cầu phải tuân theo tiêu chuẩn Mạng cá nhân không dây tốc độ thấp (LR-WPAN) của IEEE 802.15.4 -2003. Tiêu chuẩn này quy định cụ thể dưới lớp giao thức -the lớp vật lý (PHY) và Media Access Control phần của lớp liên kết dữ liệu (DLL). Chế độ truy cập kênh cơ bản là "ý nghĩa của nhà mạng, tránh nhiều va chạm / tránh va chạm" ( CSMA / CA). Đó là, các nút nói chuyện theo cùng một cách mà con người trò chuyện; họ kiểm tra ngắn gọn để thấy rằng không ai nói chuyện trước khi bắt đầu, với ba trường hợp ngoại lệ đáng chú ý. Đèn hiệu được gửi theo lịch trình thời gian cố định và không sử dụng CSMA. Xác nhận tin nhắn cũng không sử dụng CSMA. Cuối cùng, các thiết bị trong các mạng hỗ trợ đèn hiệu có yêu cầu thời gian thực độ trễ thấp cũng có thể sử dụng Khe thời gian được bảo đảm (GTS), theo định nghĩa không sử dụng CSMA.

Phần mềm 

Phần mềm được thiết kế để dễ dàng phát triển trên các bộ vi xử lý nhỏ, rẻ tiền. Để biết thêm chi tiết, vui lòng sử dụng một hoặc nhiều nguồn được liệt kê trong phần Tài liệu tham khảo bên dưới hoặc truy cập trực tiếp vào trang web của Zigbee Alliance bằng các liên kết Bên ngoài được cung cấp bên dưới.

Lớp mạng 

Các chức năng chính của lớp mạng là cho phép sử dụng chính xác lớp con MAC và cung cấp giao diện phù hợp để sử dụng cho lớp trên tiếp theo, cụ thể là lớp ứng dụng. Các khả năng và cấu trúc của nó là những thứ thường được liên kết với các lớp mạng như vậy, bao gồm cả định tuyến. Chức năng của Lớp Mạng chính xác như âm thanh của nó. Nó liên quan đến các chức năng mạng như kết nối, ngắt kết nối và thiết lập mạng. Nó sẽ thêm một mạng, phân bổ địa chỉ và thêm / xóa một số thiết bị. Lớp này sử dụng các cấu trúc liên kết sao, lưới và cây. Nó thêm một giao diện cho lớp ứng dụng.

Một mặt, thực thể dữ liệu tạo và quản lý các đơn vị dữ liệu của lớp mạng từ tải trọng của lớp ứng dụng và thực hiện định tuyến theo cấu trúc liên kết hiện tại. Mặt khác, có điều khiển lớp , được sử dụng để xử lý cấu hình của các thiết bị mới và thiết lập các mạng mới: nó có thể xác định xem một thiết bị lân cận có thuộc mạng hay không và phát hiện ra hàng xóm và bộ định tuyến mới. Kiểm soát cũng có thể phát hiện sự hiện diện của máy thu, cho phép giao tiếp trực tiếp và đồng bộ hóa MAC.

Giao thức định tuyến được sử dụng bởi lớp mạng là AODV . Trong AODV, để tìm thiết bị đích, AODV phát ra một yêu cầu tuyến đến tất cả các nước láng giềng. Những người hàng xóm sau đó phát yêu cầu cho hàng xóm của họ và tiếp tục cho đến khi đạt đến đích. Khi đạt đến đích, nó sẽ gửi trả lời tuyến của nó thông qua truyền phát unicast theo đường dẫn chi phí thấp nhất trở lại nguồn. Khi nguồn nhận được trả lời, nó sẽ cập nhật bảng định tuyến cho địa chỉ đích của bước nhảy tiếp theo trong đường dẫn và chi phí đường dẫn.

Lớp ứng dụng 

Lớp ứng dụng là lớp cấp cao nhất được xác định bởi đặc tả và là giao diện hiệu quả của hệ thống Zigbee cho người dùng cuối của nó. Nó bao gồm phần lớn các thành phần được thêm vào bởi đặc tả Zigbee: cả ZDO và quy trình quản lý của nó, cùng với các đối tượng ứng dụng được xác định bởi nhà sản xuất, được coi là một phần của lớp này. Lớp này liên kết các bảng, gửi tin nhắn giữa các thiết bị bị ràng buộc, quản lý địa chỉ nhóm, tập hợp lại các gói và cũng vận chuyển dữ liệu. Nó chịu trách nhiệm cung cấp dịch vụ cho hồ sơ thiết bị Zigbee.

Các thành phần chính 

Các ZDO (Zigbee Device Object), một giao thức trong giao thức ngăn xếp Zigbee, chịu trách nhiệm quản lý toàn bộ thiết bị, khóa bảo mật, và chính sách. Nó chịu trách nhiệm xác định vai trò của một thiết bị là điều phối viên hoặc thiết bị cuối, như đã đề cập ở trên, nhưng cũng cho việc phát hiện ra các thiết bị mới ( một bước nhảy ) trên mạng và nhận dạng các dịch vụ được cung cấp của chúng. Sau đó, nó có thể tiếp tục thiết lập các liên kết an toàn với các thiết bị bên ngoài và trả lời các yêu cầu ràng buộc tương ứng.

Các lớp con hỗ trợ ứng dụng (APS) là thành phần tiêu chuẩn chính khác của lớp, và như vậy nó cung cấp một dịch vụ giao diện và kiểm soát được xác định rõ. Nó hoạt động như một cầu nối giữa lớp mạng và các thành phần khác của lớp ứng dụng: nó giữ các bảng ràng buộc cập nhật dưới dạng cơ sở dữ liệu, có thể được sử dụng để tìm các thiết bị phù hợp tùy thuộc vào các dịch vụ cần thiết và những thiết bị khác nhau cung cấp. Là sự kết hợp giữa cả hai lớp được chỉ định, nó cũng định tuyến các thông báo qua các lớp của ngăn xếp giao thức .

Mô hình truyền thông 

Zigbee, mô hình truyền thông cấp cao

Một ứng dụng có thể bao gồm các đối tượng giao tiếp hợp tác để thực hiện các nhiệm vụ mong muốn. Trọng tâm của Zigbee là phân phối công việc giữa nhiều thiết bị khác nhau nằm trong các nút Zigbee riêng lẻ tạo thành một mạng (ví dụ, công việc nói chung sẽ chủ yếu là cục bộ cho từng thiết bị, ví dụ, kiểm soát từng thiết bị gia dụng).

Bộ sưu tập các đối tượng hình thành mạng giao tiếp bằng cách sử dụng các phương tiện do APS cung cấp, được giám sát bởi các giao diện ZDO. Dịch vụ dữ liệu của lớp ứng dụng tuân theo cấu trúc yêu cầu xác nhận / chỉ định-phản hồi điển hình. Trong một thiết bị, có thể tồn tại tối đa 240 đối tượng ứng dụng, được đánh số trong phạm vi 1-240. 0 được dành riêng cho giao diện dữ liệu ZDO và 255 để phát sóng; phạm vi 241-254 hiện không được sử dụng nhưng có thể trong tương lai.

Hai dịch vụ có sẵn cho các đối tượng ứng dụng sử dụng (trong Zigbee 1.0):

Các cặp khóa-giá trị dịch vụ (KVP) có nghĩa là cho mục đích cấu hình. Nó cho phép mô tả, yêu cầu và sửa đổi thuộc tính đối tượng thông qua một giao diện đơn giản dựa trên các nguyên hàm nhận / đặt và sự kiện, một số cho phép yêu cầu phản hồi. Cấu hình sử dụng XML nén (có thể sử dụng XML đầy đủ) để cung cấp một giải pháp phù hợp và thanh lịch.

Các dịch vụ tin nhắn được thiết kế để cung cấp một cách tiếp cận chung để xử lý thông tin, tránh sự cần thiết để thích ứng giao thức ứng dụng và chi phí tiềm năng phát sinh trên bởi KVP. Nó cho phép tải trọng tùy ý được truyền qua các khung APS.

Địa chỉ cũng là một phần của lớp ứng dụng. Một nút mạng bao gồm một bộ thu phát vô tuyến tuân thủ theo chuẩn 802.15.4 và một hoặc nhiều mô tả thiết bị (về cơ bản là các bộ sưu tập các thuộc tính có thể được thăm dò hoặc thiết lập hoặc có thể được theo dõi thông qua các sự kiện). Bộ thu phát là cơ sở để đánh địa chỉ và các thiết bị trong một nút được chỉ định bởi một định danh điểm cuối trong phạm vi 1-240.

Phát hiện thiết bị và truyền thông 

Để các ứng dụng giao tiếp, các thiết bị bao gồm của chúng phải sử dụng một giao thức ứng dụng chung (các loại tin nhắn, định dạng, v.v.); các bộ quy ước này được nhóm lại trong hồ sơ . Hơn nữa, ràng buộc được quyết định bằng cách khớp các số nhận dạng cụm đầu vào và đầu ra, duy nhất trong bối cảnh của một cấu hình nhất định và được liên kết với luồng dữ liệu đến hoặc đi trong một thiết bị. Bảng ràng buộc chứa các cặp nguồn và đích.

Tùy thuộc vào thông tin có sẵn, khám phá thiết bị có thể theo các phương pháp khác nhau. Khi địa chỉ mạng được biết đến, địa chỉ IEEE có thể được yêu cầu sử dụng giao tiếp unicast . Khi không, các kiến ​​nghị được phát đi (địa chỉ IEEE là một phần của tải trọng phản hồi). Các thiết bị đầu cuối sẽ chỉ phản hồi với địa chỉ được yêu cầu trong khi điều phối viên mạng hoặc bộ định tuyến cũng sẽ gửi địa chỉ của tất cả các thiết bị được liên kết với nó.

Giao thức khám phá mở rộng này cho phép các thiết bị bên ngoài tìm hiểu về các thiết bị trong mạng và các dịch vụ mà chúng cung cấp, điểm cuối có thể báo cáo khi được truy vấn bởi thiết bị khám phá (trước đây đã lấy được địa chỉ của chúng). Dịch vụ phù hợp cũng có thể được sử dụng.

Việc sử dụng mã định danh cụm thực thi ràng buộc các thực thể bổ sung bằng cách sử dụng các bảng ràng buộc, được duy trì bởi các điều phối viên Zigbee, vì bảng phải luôn có sẵn trong mạng và các điều phối viên rất có thể có nguồn cung cấp điện vĩnh viễn. Sao lưu, được quản lý bởi các lớp cấp cao hơn, có thể cần thiết bởi một số ứng dụng. Binding yêu cầu một liên kết truyền thông được thiết lập; sau khi nó tồn tại, việc thêm một nút mới vào mạng có được quyết định hay không, theo các chính sách bảo mật và ứng dụng.

Truyền thông có thể xảy ra ngay sau khi hiệp hội. Địa chỉ trực tiếp sử dụng cả địa chỉ radio và định danh điểm cuối, trong khi địa chỉ gián tiếp sử dụng mọi trường có liên quan (địa chỉ, điểm cuối, cụm và thuộc tính) và yêu cầu chúng được gửi đến điều phối viên mạng, duy trì liên kết và dịch các yêu cầu để liên lạc. Địa chỉ gián tiếp đặc biệt hữu ích để giữ cho một số thiết bị rất đơn giản và giảm thiểu nhu cầu lưu trữ của chúng. Bên cạnh hai phương thức này, phát sóng tới tất cả các điểm cuối trong một thiết bị có sẵn và địa chỉ nhómđược sử dụng để liên lạc với các nhóm điểm cuối thuộc về một bộ thiết bị.

Dịch vụ bảo mật 

Là một trong những tính năng xác định của nó, Zigbee cung cấp các phương tiện để thực hiện liên lạc an toàn, bảo vệ việc thiết lập và vận chuyển các khóa mật mã, khung mã hóa và thiết bị điều khiển. Nó được xây dựng trên khung bảo mật cơ bản được xác định trong IEEE 802.15.4. Phần kiến ​​trúc này phụ thuộc vào việc quản lý chính xác các khóa đối xứng và việc thực hiện đúng các phương thức và chính sách bảo mật.

Mô hình bảo mật cơ bản 

Cơ chế cơ bản để đảm bảo tính bảo mật là bảo vệ đầy đủ tất cả các vật liệu khóa. Sự tin cậy phải được thừa nhận trong quá trình cài đặt ban đầu của các khóa, cũng như trong việc xử lý thông tin bảo mật. Để triển khai công việc trên toàn cầu, sự phù hợp chung của nó đối với các hành vi được chỉ định được giả định.

Chìa khóa là nền tảng của kiến ​​trúc an ninh; vì vậy sự bảo vệ của chúng là vô cùng quan trọng và các khóa không bao giờ được chuyển qua kênh không an toàn . Một ngoại lệ nhất thời cho quy tắc này xảy ra trong giai đoạn đầu của việc bổ sung vào mạng của thiết bị chưa được định cấu hình trước đó. Mô hình mạng Zigbee phải đặc biệt quan tâm đến các cân nhắc về bảo mật, vì các mạng ad hoc có thể truy cập vật lý vào các thiết bị bên ngoài. Ngoài ra trạng thái của môi trường làm việc không thể được dự đoán.

Trong ngăn xếp giao thức, các lớp mạng khác nhau không được phân tách bằng mật mã, do đó cần có chính sách truy cập và thiết kế thông thường được giả định. Mô hình ủy thác mở trong một thiết bị cho phép chia sẻ khóa, điều này làm giảm đáng kể chi phí tiềm năng. Tuy nhiên, lớp tạo khung có trách nhiệm bảo mật. Nếu các thiết bị độc hại có thể tồn tại, mọi tải trọng của lớp mạng phải được mã hóa, do đó lưu lượng truy cập trái phép có thể bị cắt ngay lập tức. Ngoại lệ, một lần nữa, là việc truyền khóa mạng, điều này tạo ra một lớp bảo mật thống nhất cho lưới, đến một thiết bị kết nối mới.

Kiến trúc bảo mật 

Zigbee sử dụng các khóa 128 bit để thực hiện các cơ chế bảo mật của mình. Một khóa có thể được liên kết với một mạng, có thể sử dụng được bởi cả hai lớp Zigbee và lớp con MAC hoặc với một liên kết, có được thông qua cài đặt trước, thỏa thuận hoặc vận chuyển. Việc thiết lập các khóa liên kết dựa trên khóa chính điều khiển sự tương ứng của khóa liên kết. Cuối cùng, ít nhất, khóa chính ban đầu phải được lấy thông qua một phương tiện an toàn (vận chuyển hoặc cài đặt sẵn), vì tính bảo mật của toàn bộ mạng phụ thuộc vào nó. Liên kết và khóa chính chỉ hiển thị cho lớp ứng dụng. Các dịch vụ khác nhau sử dụng các biến thể một chiều khác nhau của khóa liên kết để tránh rò rỉ và rủi ro bảo mật.

Phân phối khóa là một trong những chức năng bảo mật quan trọng nhất của mạng. Mạng an toàn sẽ chỉ định một thiết bị đặc biệt mà các thiết bị khác tin tưởng để phân phối khóa bảo mật: trung tâm tin cậy. Lý tưởng nhất là các thiết bị sẽ có địa chỉ tin cậy trung tâm và khóa chính ban đầu được tải sẵn; nếu một lỗ hổng tạm thời được cho phép, nó sẽ được gửi như mô tả ở trên. Các ứng dụng thông thường không có nhu cầu bảo mật đặc biệt sẽ sử dụng khóa mạng do trung tâm tin cậy cung cấp (thông qua kênh không an toàn ban đầu) để liên lạc.

Do đó, trung tâm tin cậy duy trì cả khóa mạng và cung cấp bảo mật điểm-điểm. Các thiết bị sẽ chỉ chấp nhận các liên lạc có nguồn gốc từ một khóa được cung cấp bởi trung tâm tin cậy, ngoại trừ khóa chính ban đầu. Kiến trúc bảo mật được phân phối giữa các lớp mạng như sau:

Lớp con MAC có khả năng liên lạc đáng tin cậy đơn hop. Theo quy định, mức độ bảo mật mà nó sẽ sử dụng được chỉ định bởi các lớp trên.

Lớp mạng quản lý định tuyến, xử lý tin nhắn nhận được và có khả năng truyền phát yêu cầu. Các khung gửi đi sẽ sử dụng khóa liên kết đầy đủ theo định tuyến nếu có sẵn; nếu không, khóa mạng sẽ được sử dụng để bảo vệ tải trọng từ các thiết bị bên ngoài.

Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ thiết lập và vận chuyển chính cho cả ZDO và các ứng dụng.

Cơ sở hạ tầng mức bảo mật dựa trên CCM * , bổ sung các tính năng chỉ mã hóa và toàn vẹn cho CCM .

Theo một trang web của tạp chí máy tính Đức, Zigbee Home Automatic 1.2 đang sử dụng các khóa dự phòng để đàm phán mã hóa được biết đến và không thể thay đổi. Điều này làm cho mã hóa rất dễ bị tổn thương. 

Mô phỏng 

Các trình giả lập mạng, như ns2 , OMNeT ++ , OPNET và NetSim có thể được sử dụng để mô phỏng các mạng Zigbee của IEEE 802.15.4.

Các trình giả lập này đi kèm với các thư viện C hoặc C ++ mã nguồn mở để người dùng sửa đổi. Bằng cách này, người dùng có thể xác định tính hợp lệ của các thuật toán mới trước khi triển khai phần cứng.

Zigbee


DUONG GIA COMPANY

Địa chỉ:      Số 458D, Đường Nguyễn Hữu Thọ, P. Tân Hưng, Quận 7, TP.HCM

Store 1:     Số 458D, Đường Nguyễn Hữu Thọ, P. Tân Hưng, Quận 7, TP.HCM

Store 2:     189 Trần não, P. Bình An, Quận 2, TP. HCM TTBH: 92 Nguyễn Hữu Cảnh, Q. Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline:     02.837.717.668 - 02.86277.0840 

Email:        sale.kinglock@gmail.com

MST:          0313127685

Ngày cấp:  05/02/2015

Nơi cấp:     Sở kế hoạch và đầu tư TP.HCM

Tin Tức Mới Nhất
Liên hệ với chúng tôi

© Copyright 2014 www.kinglock.vn, all rights reserved.

Thiết kế website www.webso.vn