Zigbee协议安全分析WelcomeToMicrosec智慧城市服务专家物联网安全创造者Zigbee是基于IEEE批准通过的802.15.4(包括物理层和MAC层)无线标准研制开发的组网、安全和应用软件方面的技术标准。MAC层，它的核心是信道接入技术，包括时分复用GTS技术和随机接入信道技术CSMA/CA。MAC层采用了CSMA/CA的技术，就是节点在发送数据之前先监听信道，如果信道空闲则可以发送数据，否则就要进行随机的退避，即延迟一段随机时间，然后再进行监听，这个退避的时间是指数增长的，但有一个最大值，即如果上一次退避之后再次监听信道忙，则退避时间要增倍，这样做的原因是如果多次监听信道都忙，有可能表明信道上的数据量大，因此让节点等待更多的时间，避免繁忙的监听。通过这种信道接入技术，所有节点竞争共享同一个信道。在MAC层中规定了两种信道接入模式，一种是信标模式，另一种是非信标模式。信标模式当中规定了一种“超帧”的格式，在超帧的开始发送信标帧，里面含有一些时序以及网络的信息，紧接着是竞争接入时期，在这段时间内各节点以竞争方式接入信道，再后面是非竞争接入时期，节点采用时分复用的方式接入信道，然后是非活跃时期，节点进入休眠状态，等待下一个超帧周期的开始又发送信标帧。而非信标模式则比较灵活，节点均以竞争方式接入信道，不需要周期性的发送信标帧。显然，在信标模式当中由于有了周期性的信标，整个网络的所有节点都能进行同步，但这种同步网络的规模不会很大。在网络层方面，ZigBee联盟制订可以采用星形和网状拓扑，也允许两者的组合，称为丛集树状。根据节点的不同角色，可分为全功能设备（FFD）与精简功能设备（RFD）。相较于FFD，RFD的电路较为简单且存储体容量较小。FFD的节点具备控制器的功能，能够提供数据交换，而RFD则只能传送数据给FFD或从FFD接收数据。Zigbee协议定义信任中心，保存所有节点的主密钥和链接密钥。信任中心：是一个网络内的设备，为网络和端对端的应用配置管理分发密钥，也负责网络的建立、运行与维护工作。网络运行时，信任中心负责密钥的分配和管理，包括新设备的加入过程中密钥的指定，响应链接的密钥请求和计算分配链接密钥，网络密钥更新等。节点的密钥分为：主密钥（节点之间安全通信的基础密钥，可以作为链接密钥使用，在两个节点之间加密传输数据，也可以建立链接密钥），链接密钥（节点之间安全通信时使用的密钥），网络密钥（网络共用的密钥）。ZigBee认证协议是允许访问系统资源的基本条件，是安全分布式系统和客户系统必须的一个基本组成部分，是验证一个用户、处理或设备的过程。认证就是一个实体对另一个实体所称身份的验证，基本要求就是正确性和安全性。ZigBee认证过程中需要使用认证及密钥交换协议，为身份已经被确认的参与方建立一个共享秘密，为通信双方产生一条安全信道。目的主要是：认证网络用户的身份，防止非法用户假冒合法用户占用网络资源、删除或篡改用户存储的数据；认证分配会话密钥，以便于通过加密技术保护合法用户在网络上通信的内容，防止非法用户窃听。微分电子－物联网实验室、物联网安全、智慧城市整体方案提供者Copyright©2012-2015山东微分电子科技有限公司鲁ICP备13010121号