ZigBee/IEEE802.15.4について調べてみた

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ZigBee/IEEE 802.15.4
仕様読解
2018/5/24
Ryosuke Uematsu

ZigBeeとは？
n家電向けに策定された無線通信規格の名称である。Honeywell、Invensys、三菱電
機、Motorola、Philips Electronicsの5社が結成した「ZigBeeアライアンス」に
よって策定された。
n...

ZigBee/IEEE802.15.4の特性
nZigBeeはBluetooth等と同じ近距離無線通信のカテゴリ。通信範囲はパーソナルエ
リア、低消費電⼒、低通信速度が特徴である。
2©tansokun920
LPWA
SIGFOX, LoRa...

ZigBeeのネットワーク構成
n ZigBeeではStar, Mesh, Treeの3つのネットワーク構成があるとされていますが、ZigBeeProでは
Tree型が廃⽌され、StarとMeshの違いも曖昧になっている。
3
（出典）http...

ZigBeeのプロトコルスタック
nPHY/MAC層はIEEE 802.15.4で規定されています。
nNetwork層以上はZigBee Allianceによって規定されています。
4
(参考)http://www.skyley.com/wi...

PHY層(IEEE 802.15.4)
n仕様上、800,900MHz帯も定義されているが、⽇
本では2.4GHz帯のみを使⽤している。
nデバイスが利⽤するチャンネルは1つのみ。
n利⽤チャネルが⼲渉した場合はチャネルを変更す
る機能もある。...

MAC層(IEEE 802.15.4)
n MAC層では、デバイスの検出、MAC層における接続などを⾏います。MACフレームは以下4タイプ
に分類されます。
6
2 byte 1 0/2 0/2/8 0/2 0/2/8 可変 2
Frame C...

MAC層(IEEE 802.15.4) Frame Controlフィールド詳細
n MAC Commandフレームフォーマット
7
2 byte 1 0/2 0/2/8 0/2 0/2/8 1 可変 2
Frame
Control
Seque...

MAC層(IEEE 802.15.4) MAC Commandフィールド詳細
n MAC Commandフレームフォーマット
8
2 byte 1 0/2 0/2/8 0/2 0/2/8 1 可変 2
Frame
Control
Sequenc...

ネットワーク(NWK)層(ZigBee Specification)
n ネットワーク層では、MAC層との連携、アプリ層との連携を⾏うインターフェースになります。
n MAC層におけるFrame TypeがDataの場合のPaylodaにNWK...

ネットワーク(NWK)層(ZigBee Specification) Frame Control
n NWKフレームフォーマット
10
2 byte 2 2 1 1 0/8 0/8 0/1 可変可変
Frame
Control
Dst.
Ad...

ネットワーク(NWK)層(ZigBee Specification) NWK Command
n NWKフレームフォーマット
11
2 byte 2 2 1 1 0/8 0/8 0/1 可変可変
Frame
Control
Dst.
Addr...

アプリケーションサポート(APS)層(ZigBee Specification)
12
2 byte 1 0/2 0/2/8 0/2 0/2/8 可変 2
Frame Control Sequence Number Dst. PAN ID Ds...

アプリケーションサポート(APS)層(ZigBee Specification) Frame Control
n APSフレームフォーマット
13
1 byte 0/1 0/2 0/2 0/2 0/1 1 0/可変可変
Frame
Contr...

ZigBeeのセキュリティ機能
n⾮常にシンプルな構成です。
n 暗号化（AES-128bit）
n メッセージ認証
n 改竄検知
n フレームカウンタ値によるリプレイ攻撃対策
14
（参照）https://itsecx.fhstp.ac.at...

ZigBeeのセキュリティ機能
nセキュリティ機能はNWK層またはAPS層のどちらかに付与されます。
15
(参照) ZigBee SPECIFICATION 4.2.2 NWK Layer Security
(参照) ZigBee SPECI...

セキュリティ層（ZigBee Specification）
nAuxiliary Header構成
16
1 byte 4 0/8 0/1
Security Control Frame Counter Src. Address Key Sequ...

参考⽂献
nIEEE Standard 802.15.4™-2003
nZigBee-2007 Specification Document 053474r17
17

著者
nRyosuke Uematsu
n経歴
n学⽣時代 : 情報通信⼯学を専攻。OFDM⼲渉波除去技術を研究。
n2010〜2013年 : 通信機器メーカーでWiMAX、FWAシステムの開発。主にレイ
ヤー1,2のFPGAロジック開発。検証...

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