ジグビー

ジグビー

国際標準	IEEE802.15.4 規格
開発者	コネクティビティ標準アライアンス
紹介された	2005年6月13日 ( 2005-06-13 )
業界	産業、科学、医療、IoT
物理的範囲	10〜100メートル（30〜300フィート）
Webサイト	出典: csa-iot.org

Zigbeeは、IEEE 802.15.4ベースの仕様で、ホームオートメーション、医療機器のデータ収集、その他の低電力低帯域幅のニーズなど、小型で低電力のデジタル無線を使用してパーソナルエリアネットワークを作成するために使用される一連の高レベル通信プロトコルです。ワイヤレス接続を必要とする小規模プロジェクト向けに設計されています。したがって、Zigbee は、低電力、低データレート、近接 (つまり、パーソナルエリア) のワイヤレスアドホックネットワークです。

Zigbee 仕様で定義された技術は、BluetoothやWi-Fi (またはLi-Fi )などのより一般的なワイヤレス ネットワークなどの他のワイヤレスパーソナル エリア ネットワーク(WPAN)よりもシンプルで低コストになるように設計されています。アプリケーションには、ワイヤレス ライト スイッチ、家庭用エネルギー モニター、交通管理システム、および短距離の低速ワイヤレス データ転送を必要とするその他の消費者向けおよび産業用機器が含まれます。

消費電力が低いため、伝送距離は、出力と環境特性に応じて、見通し距離で10～100メートル（33～328フィート）に制限されます。 ^{[1] Zigbeeデバイスは、中間デバイスの}メッシュネットワークを介してデータを通過させることで、より遠くのデバイスにデータを送信できます。Zigbeeは通常、長いバッテリ寿命と安全なネットワークを必要とする低データレートのアプリケーションで使用されます。（Zigbeeネットワークは128ビットの対称暗号化キーによって保護されています。）Zigbeeには、最大1000Mbpsの定義されたレートがあります。250  kbit/s、センサーまたは入力デバイスからの断続的なデータ転送に最適です。

Zigbeeは1998年に考案され、2003年に標準化され、2006年に改訂されました。この名前は、ミツバチが巣に戻った後に行う尻振りダンスに由来しています。 ^[2]

Zigbee は、ワイヤレス制御および監視アプリケーションにおけるバッテリー駆動のデバイスを対象とした低電力ワイヤレス メッシュ ネットワーク標準です。Zigbee は低遅延通信を実現します。Zigbee チップは通常、無線およびマイクロコントローラと統合されています。

Zigbeeは産業、科学、医療（ISM）無線帯域で動作します。2.4  GHz帯は、世界中のほとんどの地域で、主に照明やホームオートメーション デバイスに使用されています。商用ユーティリティ メーターや医療機器データ収集用のデバイスでは、サブ GHz周波数がよく使用されます (北米、オーストラリア、イスラエルでは 902 ～ 928  MHz、ヨーロッパでは 868 ～ 870 MHz、中国では 779 ～ 787 MHz。これらの地域や国でも、家庭用として世界中で販売されている Zigbee デバイスのほとんどに、依然として 2.4 GHz が使用されています。データ レートは、サブ GHz 帯で約 20 kbit/s、2.4 GHz 帯のチャネルで約 250 kbit/s です)。

Zigbeeは、低速無線パーソナルエリアネットワーク（WPAN）用のIEEE標準802.15.4で定義された物理層とメディアアクセス制御に基づいています。仕様には、ネットワーク層、アプリケーション層、Zigbee デバイス オブジェクト(ZDO) と製造元定義のアプリケーション オブジェクト。ZDO は、デバイス ロールの追跡、ネットワークへの参加要求の管理、デバイスの検出と保護などのタスクを担当します。

Zigbee ネットワーク層は、スター型ネットワークとツリー型ネットワークの両方、および汎用メッシュ ネットワークをネイティブにサポートします。すべてのネットワークには、コーディネータ デバイスが 1 つ必要です。スター型ネットワーク内では、コーディネータが中央ノードである必要があります。ツリー型とメッシュ型の両方で、Zigbeeルーターを使用してネットワーク レベルで通信を拡張できます。Zigbee のもう 1 つの特徴は、安全な通信の実行、暗号化キーの確立と転送の保護、フレームの暗号化、およびデバイスの制御を行う機能です。これは、IEEE 802.15.4 で定義された基本的なセキュリティ フレームワークに基づいています。

Zigbee スタイルの自己組織化アドホック デジタル無線ネットワークは1990 年代に考案されました。IEEE 802.15.4-2003 Zigbee 仕様は 2004 年 12 月 14 日に承認されました。^[3] Connectivity Standards Alliance (旧 Zigbee Alliance) は 2005 年 6 月 13 日に、ZigBee 2004 仕様として知られる仕様 1.0 の提供を発表しました。

2006年9月、Zigbee 2006仕様が発表され、2004スタックは廃止されました^[4] 2006仕様では、2004スタックで使用されていたメッセージとキーと値のペアの構造がクラスタライブラリに置き換えられました。ライブラリは、スマートエネルギー、ホームオートメーション、などの名前を持つクラスタと呼ばれるグループの下に編成された標準化されたコマンド、属性、およびグローバルアーティファクトのセットです。ジグビーライトリンク[^5]

2017年1月、Connectivity Standards Allianceはライブラリの名前をDotdotに変更し、絵文字（ || :）で表される新しいプロトコルとして発表しました。また、インターネットプロトコル^[6]を使用する他のネットワークタイプでも実行でき、 Threadなどの他の標準と相互接続することも発表しました。^[7]発表以来、DotdotはほぼすべてのZigbeeデバイスのデフォルトのアプリケーション層として機能しています。^[8]

Zigbee ProはZigbee 2007とも呼ばれ、2007年に完成しました。^[9] Zigbee Proデバイスは、従来のZigbeeネットワークに参加して動作することができ、その逆も可能です。ルーティングオプションの違いにより、Zigbee Proデバイスは、従来のZigbeeネットワーク上では非ルーティングZigbeeエンドデバイス（ZED）になる必要があり、従来のZigbeeデバイスは、Zigbee Proネットワーク上ではZEDになる必要があります。^[10] 2.4GHz ISM帯域を使用して動作し、サブGHz帯域を追加します。^[11]

Zigbeeプロトコルは、低消費電力を必要とし、低データレートを許容する組み込みアプリケーションを対象としています。結果として得られるネットワークは電力をほとんど消費しません。認証に合格するには、個々のデバイスが少なくとも2年間のバッテリー寿命を備えている必要があります。^{[12] [13] [疑わしい–議論する]}

代表的なアプリケーション分野は次のとおりです。

• ホームオートメーション^{[14] [15]}
• 無線センサーネットワーク
• 産業用制御システム
• 組み込みセンシング^[16]
• 医療データ収集
• 煙と侵入者警告
• ビルオートメーション
• リモートワイヤレスマイクの設定^[17]

Zigbeeはノード間の移動性が高い状況には適していません。そのため、高いデータレートと高い移動性が求められる戦場の戦術的なアドホック無線ネットワークには適していません。^{[要出典] [18]}

最初の Zigbee アプリケーション プロファイルである Home Automation は、2007 年 11 月 2 日に発表されました。 ^{[引用が必要]}その後、追加のアプリケーション プロファイルが公開されています。

のZigbee Smart Energy 2.0仕様は、エネルギーと水の供給と使用を監視、制御、通知、自動化するためインターネット プロトコルベースの通信プロトコル^[19]プラグイン電気自動車の充電、インストール、構成、ファームウェアのダウンロード、プリペイド サービス、ユーザー情報とメッセージング、負荷制御、需要応答のサービスが追加され。これは、次のパートナーによって開発されています。

• HomeGrid ForumはITU-T G.hnテクノロジーと製品のマーケティングと認証を担当しています。
• ホームプラグ電力線アライアンス
• 国際自動車技術協会SAE インターナショナル
• IPSOアライアンス
• サンスペックアライアンス
• Wi-Fiアライアンス

Zigbee Smart Energyは、 6LoWPANヘッダー圧縮を使用してIEEE 802.15.4上で標準IPv6トラフィックをルーティングするネットワーク層であるZigbee IPに依存しています。 ^{[20] [21]}

2009年、民生用電子機器向け無線周波数コンソーシアム（RF4CE）とコネクティビティ・スタンダード・アライアンス（旧Zigbeeアライアンス）は、無線周波数リモコンの標準を共同で提供することに合意しました。Zigbee RF4CEは、テレビやセットトップボックスなど、幅広い民生用電子機器向けに設計されています。より豊富な通信と信頼性の向上、機能と柔軟性の強化、相互運用性、見通し線障壁の排除など、既存のリモコンソリューションに比べて多くの利点があるとされています。^[22] Zigbee RF4CE仕様は、Zigbee機能のサブセットを使用して、民生用電子機器のリモコンなどの低コストのデバイスでより小さなメモリ構成で実行できるようにします。

Zigbeeが使用する無線設計にはアナログ段が少なく、可能な限りデジタル回路が使用されています。無線とマイクロコントローラを1つのモジュールに統合した製品も販売されています。^[23]

Zigbee 認定プロセスには、物理​​層の要件の完全な検証が含まれます。同じ検証済み半導体マスク セットから派生したすべての無線は、同じ RF 特性を享受します。Zigbee 無線は、電力と帯域幅に非常に厳しい制約があります。認定されていない物理層が故障すると、Zigbee ネットワーク上の他のデバイスの電力消費が増加する可能性があります。したがって、無線は 802.15.4-2006 標準の第 6 項で指定されたガイダンスに従ってテストされます。^[24]

この規格は、免許不要の2.4～2.4835GHz ^[25]（全世界）、902～928MHz（アメリカとオーストラリア）、868～868.6MHz（ヨーロッパ）ISM帯域での動作を規定している。2.4GHz帯域には16のチャネルが割り当てられており、チャネル間隔は5MHzだが、各チャネルが使用する帯域幅は2MHzのみである。無線は直接拡散スペクトル符号化を使用し、これは変調器へのデジタルストリームによって管理される。868MHz と915MHz帯域では2位相偏移変調（BPSK）が使用され、2.4GHz帯域ではシンボルあたり2ビットを送信するオフセット直交位相偏移変調（OQPSK）が使用される。

無線データレート は、2.4GHz帯ではチャネルあたり250kbit /s、915MHz帯ではチャネルあたり40kbit/s、868MHz帯では20kbit/sです​​。パケットのオーバーヘッドと処理遅延のため、実際のデータスループットは指定された最大ビットレートよりも低くなります。屋内用途では、2.4GHzでの伝送距離は10～20mですが、建築材料、貫通する壁の数、およびその地理的な場所で許可される出力電力によって異なります。^[26]無線の出力電力は通常0～  20dBm（1～100mW）です。

Zigbee デバイスには 3 つのクラスがあります。

• Zigbee コーディネーター (ZC) : 最も有能なデバイスであるコーディネーターは、ネットワーク ツリーのルートを形成し、他のネットワークにブリッジすることができます。ネットワークを最初に開始したデバイスであるため、各ネットワークには Zigbee コーディネーターが 1 つだけ存在します (Zigbee LightLink 仕様では、Zigbee コーディネーターなしでも動作できるため、市販の家庭用製品でより使いやすくなります)。ネットワークに関する情報を保存し、信頼センターやセキュリティ キーのリポジトリとして機能します。^{[27] [28]}
• Zigbee ルーター (ZR) : ルーター デバイスは、アプリケーション機能を実行するだけでなく、中間ルーターとして機能し、データを他のデバイスに渡すことができます。これらのタイプの Zigbee 製品は通常、主電源で動作するため、ネットワーク上で常に使用できます。Zigbee ルーター デバイスは、Zigbee リピーターまたは Zigbee 範囲エクステンダーと呼ばれることもあります。
• Zigbee エンド デバイス (ZED) : 親ノード (コーディネータまたはルーター) と通信するのに十分な機能のみを備えています。他のデバイスからのデータを中継することはできません。この関係により、ノードは長時間スリープ状態になることが可能になり、バッテリー寿命が長くなります。これらのタイプの Zigbee デバイス製品は、多くの場合、バッテリー駆動です。ZED はメモリの必要量が最も少ないため、ZR や ZC よりも製造コストが低くなります。

現在の Zigbee プロトコルは、ビーコン対応ネットワークとビーコン非対応ネットワークをサポートしています。

ビーコン非対応ネットワークでは、スロットなしのCSMA/CAチャネル アクセス メカニズムが使用されます。このタイプのネットワークでは、Zigbee ルーターの受信機は通常、継続的にアクティブになっているため、追加の電力が必要になります。^[29]ただし、これにより、一部のデバイスが継続的に受信し、他のデバイスは必要に応じて送信する異種ネットワークが可能になります。異種ネットワークの一般的な例は、ワイヤレス ライト スイッチです。ランプの Zigbee ノードは、ランプの主電源から確実に電力が供給されているため、継続的に受信できますが、バッテリー駆動のライト スイッチは、スイッチがオンになるまでスリープ状態のままになります。この場合、スイッチが起動し、ランプにコマンドを送信し、確認応答を受信して​​、スリープ状態に戻ります。このようなネットワークでは、ランプ ノードは、Zigbee コーディネーターでなくても、少なくとも Zigbee ルーターになります。スイッチ ノードは通常、Zigbee エンド デバイスです。

ビーコン対応ネットワークでは、Zigbee ルーターは定期的にビーコンを送信して、他のネットワーク ノードに存在を確認します。ノードはビーコン間でスリープ状態になる場合があり、これによりバッテリー寿命が延びます。ビーコン間隔はデータ レートによって異なり、250 kbit/s では 15.36 ミリ秒から 251.65824 秒、40 kbit/s では 24 ミリ秒から 393.216 秒、20 kbit/s では 48 ミリ秒から 786.432 秒の範囲になります。ビーコン間隔が長い場合は正確なタイミングが必要になり、低コストの製品に実装するにはコストがかかる場合があります。

一般的に、Zigbee プロトコルは無線のオン時間を最小限に抑えて電力消費を削減します。ビーコン ネットワークでは、ノードはビーコンが送信されている間だけアクティブである必要があります。ビーコン非対応のネットワークでは、電力消費は明らかに非対称です。一部のデバイスは常にアクティブですが、他のデバイスはほとんどの時間をスリープ状態で過ごします。

Smart Energy Profile 2.0 を除き、Zigbee デバイスは IEEE 802.15.4-2003 低速ワイヤレス パーソナル エリア ネットワーク (LR-WPAN) 標準に準拠する必要があります。この標準では、下位プロトコル層(物理層(PHY) とデータ リンク層のメディア アクセス制御部分) が指定されています。基本的なチャネル アクセス モードは、衝突回避機能付きキャリア検知多重アクセス(CSMA/CA) です。つまり、ノードは人間の会話に似た方法で通信します。つまり、ノードは通信を開始する前に、他のノードが会話していないことを簡単に確認します。CSMA/CA は、次の 3 つの注目すべき例外では使用されません。

• メッセージの確認。
• ビーコンは固定されたタイミングスケジュールに従って送信されます。
• 低遅延、リアルタイム要件を持つビーコン対応ネットワーク内のデバイスも、保証されたタイムスロットを使用する場合があります。

ネットワーク層の主な機能は、 MAC サブ層の正しい使用を保証し、次の上位層であるアプリケーション層が使用するための適切なインターフェイスを提供することです。ネットワーク層は、ネットワークの接続、切断、設定などのネットワーク機能を扱います。ネットワークを確立し、アドレスを割り当て、デバイスを追加および削除できます。この層では、スター、メッシュ、ツリーのトポロジが使用されます。

トランスポート層のデータエンティティは、アプリケーション層の指示に従ってプロトコルデータユニットを作成および管理し、現在のトポロジに従ってルーティングを実行します。制御エンティティは、新しいデバイスの構成を処理し、新しいネットワークを確立します。近隣のデバイスがネットワークに属しているかどうかを判断し、新しい近隣デバイスとルーターを検出できます。

ネットワーク層で使用されるルーティングプロトコルはAODVです。^[30] 宛先デバイスを見つけるために、AODVはルート要求をすべてのネイバーにブロードキャストするために使用されます。ネイバーは、宛先に到達するまで、そのネイバーに要求をブロードキャストします。宛先に到達すると、ルート応答は、最低コストのパスをたどってユニキャスト送信で送信元に送信されます。送信元は応答を受信すると、パスの次のホップの宛先アドレスと関連するパスコストでルーティングテーブルを更新します。

アプリケーション層は、仕様で定義されている最上位層であり、エンド ユーザーに対する Zigbee システムの有効なインターフェイスです。Zigbee 仕様で追加されたコンポーネントの大部分はアプリケーション層に含まれます。ZDO (Zigbee デバイス オブジェクト) とその管理手順は、メーカーが定義したアプリケーション オブジェクトとともに、この層の一部と見なされます。この層は、テーブルをバインドし、バインドされたデバイス間でメッセージを送信し、グループ アドレスを管理し、パケットを再構成し、データを転送します。Zigbee デバイス プロファイルにサービスを提供する役割を担います。

Zigbee プロトコル スタックのプロトコルであるZDO (Zigbee デバイス オブジェクト)は、デバイス全体の管理、セキュリティ キー、およびポリシーを担当します。前述のように、デバイスの役割をコーディネータまたはエンド デバイスとして定義するだけでなく、ネットワーク上の新しいデバイスの検出と、それらが提供するサービスの識別も担当します。その後、外部デバイスとの安全なリンクを確立し、それに応じてバインディング要求に応答します。

アプリケーション サポート サブレイヤー (APS) は、スタックのもう 1 つの主要な標準コンポーネントであり、明確に定義されたインターフェイスと制御サービスを提供します。ネットワーク レイヤーとアプリケーション レイヤーの他の要素の間のブリッジとして機能します。データベースの形式で最新のバインディング テーブルを保持し、必要なサービスとさまざまなデバイスが提供するサービスに応じて適切なデバイスを見つけるために使用できます。指定された 2 つのレイヤーの結合として、プロトコル スタックのレイヤー間でメッセージをルーティングします。

アプリケーションは、必要なタスクを実行するために連携する通信オブジェクトで構成される場合があります。タスクは通常、各家電製品の制御など、各デバイスにほぼローカルです。Zigbee の焦点は、ネットワークを形成する個々の Zigbee ノード内に存在するさまざまなデバイス間で作業を分散することです。

ネットワークを形成するオブジェクトは、ZDO インターフェイスによって監視され、APS によって提供される機能を使用して通信します。1 つのデバイス内には、1 ～ 240 の範囲の番号が付けられた最大 240 個のアプリケーション オブジェクトが存在できます。0 は ZDO データ インターフェイス用に予約されており、255 はブロードキャスト用に予約されています。241 ～ 254 の範囲は現在使用されていませんが、将来使用される可能性があります。

アプリケーション オブジェクトが使用できるサービスは 2 つあります (Zigbee 1.0 の場合)。

• キー値ペアサービス(KVP) は、構成を目的としています。get、set、およびイベント プリミティブに基づくシンプルなインターフェイスを介して、オブジェクト属性の説明、要求、および変更が可能になり、応答の要求も可能になります。構成にはXMLが使用されます。
• メッセージサービスは、情報処理に対する一般的なアプローチを提供するように設計されており、アプリケーション プロトコルの適応の必要性や KVP によって発生する潜在的なオーバーヘッドを回避します。これにより、任意のペイロードを APS フレーム経由で送信できます。

アドレス指定もアプリケーション層の一部です。ネットワーク ノードは、IEEE 802.15.4 準拠の無線トランシーバーと 1 つ以上のデバイス記述 (ポーリングまたは設定できる、またはイベントを通じて監視できる属性のコレクション) で構成されます。トランシーバーはアドレス指定の基礎であり、ノード内のデバイスは1 ～ 240 の範囲のエンドポイント識別子によって指定されます。

アプリケーションが通信するには、それらをサポートするデバイスが共通のアプリケーション プロトコル (メッセージの種類、形式など) を使用する必要があります。これらの規則のセットは、プロファイルにグループ化されています。さらに、バインディングは、特定のプロファイルのコンテキスト内で一意であり、デバイスの着信または発信データ フローに関連付けられている入力クラスター識別子と出力クラスター識別子^[明確化]を一致させることによって決定されます。バインディング テーブルには、送信元と送信先のペアが含まれます。

利用可能な情報に応じて、デバイスの検出はさまざまな方法に従う場合があります。ネットワーク アドレスがわかっている場合は、ユニキャスト通信を使用して IEEE アドレスを要求できます。そうでない場合は、要求がブロードキャストされます。エンド デバイスは要求されたアドレスで応答するだけですが、ネットワーク コーディネータまたはルーターは、それに関連付けられているすべてのデバイスのアドレスも送信します。

この拡張検出プロトコル^[明確化]により、外部デバイスはネットワーク内のデバイスとそれらが提供するサービスについて知ることができ、エンドポイントは検出デバイス (そのアドレスを事前に取得済み) からクエリを受けたときにレポートできます。マッチング サービスも使用できます。

クラスター識別子を使用すると、バインディング テーブルを使用して補完エンティティのバインディングが強制されます。バインディング テーブルは Zigbee コーディネータによって管理されます。これは、テーブルがネットワーク内で常に使用可能である必要があり、コーディネータには永続的な電源がある可能性が高いためです。一部のアプリケーションでは、上位層によって管理されるバックアップが必要になる場合があります。バインディングには確立された通信リンクが必要です。確立された後、アプリケーションとセキュリティ ポリシーに従って、ネットワークに新しいノードを追加するかどうかが決定されます。

通信は、関連付けの直後に行うことができます。直接アドレス指定では、無線アドレスとエンドポイント識別子の両方が使用されますが、間接アドレス指定では、すべての関連フィールド (アドレス、エンドポイント、クラスター、および属性) が使用され、関連付けを維持し、通信の要求を変換するネットワーク コーディネータに送信される必要があります。間接アドレス指定は、一部のデバイスを非常にシンプルに保ち、ストレージの必要性を最小限に抑えるのに特に役立ちます。これら 2 つの方法の他に、デバイス内のすべてのエンドポイントへのブロードキャストが使用可能であり、グループ アドレス指定は、指定されたデバイス セットに属するエンドポイントのグループと通信するために使用されます。

Zigbee の特徴の 1 つとして、安全な通信の実行、暗号鍵の確立と転送の保護、データの暗号化を行う機能を提供します。これは、IEEE 802.15.4 で定義された基本的なセキュリティ フレームワークに基づいています。

機密性を保証する基本的なメカニズムは、すべてのキー マテリアルを適切に保護することです。キーはセキュリティ アーキテクチャの基礎であるため、その保護は最も重要であり、キーが安全でないチャネルを介して転送されることは決してありません。このルールの一時的な例外は、以前に構成されていないデバイスをネットワークに追加する初期段階で発生します。キーの初期インストールとセキュリティ情報の処理では、信頼を前提とする必要があります。アドホックネットワークは外部デバイスから物理的にアクセスできる可能性があるため、Zigbee ネットワーク モデルではセキュリティの考慮事項に特に注意する必要があります。また、作業環境の状態を予測することはできません。

プロトコル スタック内では、異なるネットワーク レイヤーが暗号化によって分離されていないため、アクセス ポリシーが必要であり、従来の設計が想定されます。デバイス内のオープン トラスト モデルでは、キーの共有が可能で、潜在的なコストが大幅に削減されます。ただし、フレームを作成するレイヤーは、そのセキュリティに責任を負います。悪意のあるデバイスが存在する可能性があるため、すべてのネットワーク レイヤー ペイロードを暗号化して、不正なトラフィックをすぐに遮断する必要があります。ここでも例外は、グリッドに統合されたセキュリティ レイヤーを与えるネットワーク キーを、新しい接続デバイスに送信することです。

ZigbeeのセキュリティアーキテクチャはCCM*に基づいており、CCMモードに暗号化と整合性のみの機能が追加されています。^[31] Zigbeeは128ビットのキーを使用してセキュリティメカニズムを実装します。キーは、ZigbeeレイヤーとMACサブレイヤーで使用できるネットワーク、または事前インストール、同意、またはトランスポートを通じて取得されたリンクに関連付けることができます。リンクキーの確立は、リンクキーの対応を制御するマスターキーに基づいています。最終的には、少なくとも最初のマスターキーは、ネットワーク全体のセキュリティがそれに依存するため、安全な媒体（トランスポートまたは事前インストール）を介して取得する必要があります。リンクキーとマスターキーは、アプリケーション層にのみ表示されます。異なるサービスは、漏洩やセキュリティリスクを回避するために、リンクキーの 異なる一方向バリエーションを使用します。

キー配布は、ネットワークの最も重要なセキュリティ機能の 1 つです。安全なネットワークでは、トラスト センターと呼ばれる特別なデバイスが 1 つ指定され、他のデバイスはこれを信頼してセキュリティ キーを配布します。理想的には、デバイスにはトラスト センターのアドレスと初期マスター キーが事前にロードされています。一時的な脆弱性が許容される場合は、上記のように送信されます。特別なセキュリティ ニーズのない一般的なアプリケーションは、トラスト センターから (最初は安全でないチャネルを介して) 提供されるネットワーク キーを使用して通信します。

したがって、トラスト センターはネットワーク キーを維持し、ポイントツーポイント セキュリティを提供します。デバイスは、初期マスター キーを除き、トラスト センターから提供されたキーから発信された通信のみを受け入れます。セキュリティ アーキテクチャは、次のようにネットワーク層に分散されます。

• MAC サブレイヤーは、シングルホップの信頼性の高い通信が可能です。通常、使用するセキュリティ レベルは上位レイヤーによって指定されます。
• ネットワーク層はルーティングを管理し、受信したメッセージを処理し、要求をブロードキャストすることができます。使用可能な場合、送信フレームはルーティングに従って適切なリンク キーを使用します。そうでない場合は、ネットワーク キーが使用されます。
• アプリケーション層は、ZDO とアプリケーションの両方にキーの確立および転送サービスを提供します。

ドイツのコンピュータ電子雑誌Heise Onlineによると、Zigbee Home Automation 1.2 は暗号化ネゴシエーションに既知で変更できないフォールバックキーを使用しています。これにより、暗号化が非常に脆弱になります。^{[32] [33]} Zigbee 3.0 標準ではセキュリティ機能が強化され、デバイス製造業者にカスタムインストールキーを使用するオプションを提供し、デバイスと一緒に出荷することで、ネットワークトラフィックがフォールバックキーを一切使用しないようにすることで、前述の弱点が緩和されています。これにより、デバイスのペアリング中でもすべてのネットワークトラフィックが安全に暗号化されます。さらに、すべての Zigbee デバイスは、使用するペアリング方法に関係なく、ネットワークキーをランダム化する必要があり、これにより古いデバイスのセキュリティが向上します。Zigbee ネットワーク内の Zigbee コーディネーターは、このキーのランダム化を採用していないデバイスへのアクセスを拒否するように設定できるため、セキュリティがさらに向上します。さらに、Zigbee 3.0 プロトコルには、再ペアリング時にキー交換をリッスンする目的で、既にペアリングされているデバイスをネットワークから削除することに対する対策機能が備わっています。

ns-2、OMNeT++、OPNET 、NetSimなどのネットワーク シミュレーターを使用して、IEEE 802.15.4 Zigbee ネットワークをシミュレートできます。これらのシミュレーターには、ユーザーが変更できるオープン ソースのCまたはC++ ライブラリが付属しています。これにより、ユーザーはハードウェア実装前に新しいアルゴリズムの有効性を判断できます。

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• 無線データ規格の比較
• Matter（標準）  – スマートホーム接続標準
• ワイヤレスアドホックネットワーク
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