1 引言

　　ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合于自動控制、傳感、監控和遠程控制等領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。IEEE802.15.4工作組定義了一種廉價的供固定、便攜或移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術。ZigBee聯盟在制定ZigBee標準時，采用了IEEE802.15.4作為其物理層和媒體接入層規范。在其基礎之上，ZigBee聯盟制定了數據鏈路層（DLL）、網絡層（NWK）和應用編程接口（API）規范，并負責高層應用、測試和市場推廣等方面的工作。

　　藍牙也是一種短距離無線通信技術，自藍牙規范發布以采，它在越來越多的領域得到了應用。比如工業自動控制、家庭自動化、電信級的音頻傳輸、PDA、手機和PC機外設等。

　　在ZigBee和藍牙的關系上，ZigBee聯盟認為ZigBee和藍牙是互為補充，而不是互相競爭。本文將圍繞技術和市場兩個方面來分析ZigBee和藍牙這兩種短距離無線通信技術，證明藍牙將在某些應用方面面臨ZigBee技術的競爭。最后，對ZigBee和藍牙的應用和發展提出了建議。

　　2 系統復雜性

　　ZigBee的系統復雜性要遠小于藍牙的系統復雜性。這可以從它們的協議棧的參考模型（圖1）中看出。ZigBee協議棧簡單，實現相對容易，需要的系統資源也較少，據估計運行ZigBee需要系統資源約28Kb；藍牙協議棧相對復雜，它需要系統資源約為250Kb。ZigBee定義了兩種

　　類型的設備：全功能設備FFD（Ful Functional Device）和簡化功能設備RFD（Reduced Function Device）。網絡為主從結構， 一個網絡有一個網絡協調者（Coordinator）和最多可達65535個從屬設備。網絡協調者必須是FFD，它負責管理和維護網絡，包括路由、安全性、節點的附著與離開等。一個網絡只需要一個網絡協調者，其他終端設備可以是RFD，也可以是FFD。RFD的價格要比FFD便宜得多，其占用系統資源僅約為4Kb，因此網絡的整體成本比較低。從這一點來說，ZigBee非常適合有大量終端設備的網絡，如傳感網絡、樓宇自動化等。

　　3 安全性

　　ZigBee采用了分級的安全性策略：無安全性、接入控制表、32比特AES和128比特AES。如果系統是用于安全性要求不高的場景，可以選擇級別較低的安全措施，從而換取系統成本和功耗的降低；反之，在安全性要求較高的應用場景（如軍事），可以選擇較高的安全級別。這樣，

　　廠商可以綜合考慮功耗、系統處理能力、成本和應用環境等方面因素而采取適當的安全級別。ZlgBee分別在MAC層和NWK層采取了安全策略。在數據經過一跳就到達目的地時，ZigBee只用MAC層提供的安全機制；當在多跳的情況下，ZigBee就要依賴高層來保證安全。下面分述MAC層和NWK層的安全性。

　　MAC層安全套件（Security Suites）基于以下三種操作模式：計數器（CTR，Counter）模式的AES加密、密碼塊鏈接模式（CBC-MAC，CiPher Block Chaining）的數據完整性、CTR和CBC-MAC相結合的加密和完整性（OW做CCM模式）。MAC層的AES加密算法可以保護MAC命令、信標、信息幀和應答幀的秘密性、完整性和真實性。MAC幀的頭部有一個比特用來指示MAC幀是否加密。每一個密鑰只與一個安全套件相關聯。為了保證數據完整性，MAC層計算頭部和凈荷數據得到一個消息完整碼（MIC，Message Integrity Code），其長度為4、8或

　　16字節。同時，在每個MAC幀頭也都有一個幀編號，用于防止幀丟失和幀重傳。密鑰的建立、安全操作模式的選擇和對處理過程的控制則由高層來負責。

　　NWK層也使用AES，它的安全套件是基于CCM*操作模式。CCM*包括所有CCM的功能，同時提供只加密和只保證完整性的功能。使用CCM*允許單個密鑰用于不同的安全套件。因此一個密鑰并不只屬于單個安全套件，一個高層應用可以靈活地指定NWK所用的安全套件。NWK層負責安全處理，但對處理過程的控制則由高層通過建立密鑰和決定使用哪一種CCM*安全套件來實現。此外，幀序號和MIC也可以加在NWK幀中。

　　藍牙協議在基帶部分定義了設備鑒權和鏈路數據流加密所需要的安全算法和處理過程。設備的鑒權是強制性的，所有的藍牙設備均支持鑒權過程，而鏈路的加密則是可選擇的。藍牙設備的鑒權過程是基于問詢一響應模式和共享的加密方式。為了使藍牙鏈路的數據流具有隱蔽性，可以使用1比特的流密碼對鏈路進行加密。密鑰大小隨著每個基帶分組數據單元（BB—PDU）傳輸而改變。加密密鑰可以從對設備鑒權中得到。這意味著，在使用鏈路加密之前，兩個設備之間至少已經進行了一次鑒權。密鑰的最大長度為128比特。

　　從以上分析可以看出，ZigBee和藍牙在一定程度上都能夠保證安全性。但ZigBee比藍牙更為靈活，這更有利于控制系統成本。