zigbee和蓝牙分析与比较详解

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1、http://www.cdtarena.comZigBee和蓝牙分析与比较详解1引言ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、传感、监控和远程控制等领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。IEEE802.15.4工作组定义了一种廉价的供固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术。ZigBee联盟在制定ZigBee标准时，采用了IEEE802.15.4作为其物理层和媒体接入层规范。在其基础之上，ZigBee联盟制定了数据链路层（DLL

2、）、网络层（NWK）和应用编程接口（API）规范，并负责高层应用、测试和市场推广等方面的工作。http://www.cdtarena.com蓝牙也是一种短距离无线通信技术，自蓝牙规范发布以采，它在越来越多的领域得到了应用。比如工业自动控制、家庭自动化、电信级的音频传输、PDA、手机和PC机外设等。在ZigBee和蓝牙的关系上，ZigBee联盟认为ZigBee和蓝牙是互为补充，而不是互相竞争。本文将围绕技术和市场两个方面来分析ZigBee和蓝牙这两种短距离无线通信技术，证明蓝牙将在某些应用方面面临ZigBee技术的竞争。最后，

3、对ZigBee和蓝牙的应用和发展提出了建议。2系统复杂性ZigBee的系统复杂性要远小于蓝牙的系统复杂性。这可以从它们的协议栈的参考模型（图1）中看出。ZigBee协议栈简单，实现相对容易，需要的系统资源也较少，据估计运行ZigBee需要系统资源约28Kb;蓝牙协议栈相对复杂，它需要系统资源约为250Kb.ZigBee定义了两种类型的设备：全功能设备FFD（FulFunctionalDevice）和简化功能设备RFD（ReducedFunctionDevice）。网络为主从结构，一个网络有一个网络协调者（Coordinato

4、r）和最多可达65535个从属设备。网络协调者必须是FFD,它负责管理和维护网络，包括路由、安全性、节点的附着与离开等。一个网络只需要一个网络协调者，其他终端设备可以是RFD,也可以是FFD.RFD的价格要比FFD便宜得多，其占用系统资源仅约为4Kb,因此网络的整体成本比较低。从这一点来说，ZigBee非常适合有大量终端设备的网络，如传感网络、楼宇自动化等。3安全性ZigBee采用了分级的安全性策略：无安全性、接入控制表、32比特AES和128比特AES.如果系统是用于安全性要求不高的场景，可以选择级别较低的安全措施，从而换

5、取系统成本和功耗的降低；反之，在安全性要求较高的应用场景（如军事），可以选择较高的安全级别。这样，厂商可以综合考虑功耗、系统处理能力、成本和应用环境等方面因素而采取适当的安全级别。ZlgBee分别在MAC层和NWK层采取了安全策略。在数据经过一跳就到达目的地时，ZigBee只用MAC层提供的安全机制；当在多跳的情况下，ZigBee就要依赖高层来保证安全。下面分述MAC层和NWK层的安全性。MAC层安全套件（SecuritySuites）基于以下三种操作模式：计数器（CTR,Counter）模式的AES加密、密码块链接模式（C

6、BC-MAC,CiPherBlockChaining）的数据完整性、CTR和CBC-MAC相结合的加密和完整http://www.cdtarena.com性（OW做CCM模式）。MAC层的AES加密算法可以保护MAC命令、信标、信息帧和应答帧的秘密性、完整性和真实性。MAC帧的头部有一个比特用来指示MAC帧是否加密。每一个密钥只与一个安全套件相关联。为了保证数据完整性，MAC层计算头部和净荷数据得到一个消息完整码（MIC,MessageIntegrityCode），其长度为4、8或16字节。同时，在每个MAC帧头也都有一个帧

7、编号，用于防止帧丢失和帧重传。密钥的建立、安全操作模式的选择和对处理过程的控制则由高层来负责。NWK层也使用AES,它的安全套件是基于CCM*操作模式。CCM*包括所有CCM的功能，同时提供只加密和只保证完整性的功能。使用CCM*允许单个密钥用于不同的安全套件。因此一个密钥并不只属于单个安全套件，一个高层应用可以灵活地指定NWK所用的安全套件。NWK层负责安全处理，但对处理过程的控制则由高层通过建立密钥和决定使用哪一种CCM*安全套件来实现。此外，帧序号和MIC也可以加在NWK帧中。蓝牙协议在基带部分定义了设备鉴权和链路数据

8、流加密所需要的安全算法和处理过程。设备的鉴权是强制性的，所有的蓝牙设备均支持鉴权过程，而链路的加密则是可选择的。蓝牙设备的鉴权过程是基于问询一响应模式和共享的加密方式。为了使蓝牙链路的数据流具有隐蔽性，可以使用1比特的流密码对链路进行加密。密钥大小随着每个基带分组数据单元（BB-PDU）传