ZigBee短距离无线通信网络组网技术研究(8)
ZigBee采用CSMA-CA机制解决共享信道时的冲突，CSMA-CA即“载波检测多路访问冲突避免”。其主要思想是当设备需要发送数据之前，首先检测是否有其他设备正在使用信道发送数据，如果有，则等待一段随机长度的时间，然后再次检测；如果没有，则等待一段随机长度的时间后开始发送数据。用这样的方法避免或降低了冲突的发生。
对于无线通信本身的误码问题，ZigBee采用了两条措施：一是用较短的帧格式(小于128字节)，以减小单个帧出错的概率；二是在MAC层里采用CRC校验机制，以验收接收的数据是否出错。CRC校验码长16位，使用ITU标准的16位CRC校验生成算法产生CRC码。
3.4.2 功耗
极低的功耗是ZigBee的一大特色。ZigBee网络中电池供电的设备可以大部分时间进入睡眠状态，并周期性地醒来。进入睡眠状态时，关闭收发电路，以最大限度地减低功耗；醒来时，通过检查信道，与协调器同步，发送或接收数据。睡眠与醒来的时间之比可以控制。显然，睡眠的时间越长，功耗越低，但传输数据的时延也越长。
3.4.3 绑定、键值和一般信息服务
ZigBee的应用层有“簇”的概念，相当于一个容器，包含有特定的属性。每个簇有它的标识符。所谓绑定是将功能互补的设备建立逻辑关系，ZigBee网络协调器中的绑定表记录了这些逻辑联系。绑定通常在服务的提供者和服务的请求者之间进行，一个ZigBee设备的应用程序可以和几个不同设备的应用程序实现绑定。在ZigBee网络中，数据抽象为键值对，这不仅使数据的传输变得很简单，而且设备不需要知道它应该向谁发送信息。一旦实现了绑定，协调器可以保证一个设备产生的KVP信息传输到正确的地方。键值（KVP）是ZigBee里数据的一种抽象。在有些不适于应用绑定方式的场合，ZigBee提供自由信息格式的一般信息服务（MSG）。
3.4.4 安全性
由于无线通信的信道时“暴露”的，在一定的区域内，任何工作频率和调制方式相同的收发设备均可以接收到网络内的数据，也可以向网络内的设备发送数据，很容易遭到窃听和攻击，因此网络的安全性非常重要。在ZigBee技术中采取了一系列重要的安全服务，以保证网络的安全性。
ZigBee 技术在数据加密过程中，可以使用三种基本密钥：主密钥(MK)、链接密钥(LK)和网络密钥(NK)。主密钥可以在设备制造时安装，也可以通过信任中心设置，或者是基于用户访问的数据，例如，个人识别码PIN、口令和密码等。主密钥是两个设备长期安全通信的基础，也可以作为一般的链接密钥使用。所以，必须文护主密钥的保密性和正确性。当在网络传输过程中，采用主密钥可以阻止窃听。链接密钥是在一个PAN 网络中被两个设备共享的，它可以通过主密钥建立，也可以在设备制造时安装。网络密钥可以通过信任中心设置，也可以在设备制造时安装。它可应用在数据链路层、网络层和应用层。链接密钥和网络密钥不断地进行周期性的更新。当两个设备都拥有这两种密钥时，采用链接密钥进行通信。虽然存储网络密钥的开销小，但它降低了系统的安全性，因为网络密钥被多个设备所共享，所以它不能阻止内部的攻击。ZigBee 网络的安全实现过程包括加入安全的网络、认证、网络密钥的更新、端到端应用密钥的建立以及设备离开网络。
3.5 原语的概念
OSI开放模型采用分层结构来简化和隔离各层的功能[16]。每一层的服务是建立在它下层的服务之上，来为它的上层或者子层里的用户提供服务的。N层是服务提供者，N+I层是服务用户。N+I层和N层之间的信息流是由一些离散的、瞬间的事件模拟的，每个事件都是通过传递服务原语来实现的，通过SAP将服务原语从一层传递到另一层。