ZigBee
Allgemeines
ZigBee ist eine Spezifikation für drahtlose Netzwerke mit geringem Datenaufkommen, wie beispielsweise Hausautomation, Sensornetzwerke, Lichttechnik. Der Schwerpunkt von ZigBee liegt in kurzreichweitigen Netzwerken (bis 100 Meter). Es sind via vermaschtem Netz aber auch Reichweiten von mehreren Kilometern möglich.
Die Spezifikation ist eine Entwicklung der ZigBee-Allianz, die Ende 2002 gegründet wurde. Sie ist ein Zusammenschluss von derzeit mehr als 230 Unternehmen, welche die weltweite Entwicklung dieser Technologie vorantreiben.
Gerätetypen
Endgerät (ZigBee End Device, ZED)
Geräte wie zum Beispiel Steuerungs- oder Sensormodule werden meist mit Batterien betrieben. Diese können als ZigBee-Endgeräte implementiert werden und benötigen nur einen Teil der Funktionen der ZigBee-Spezifikation. Sie nehmen nicht am Routing im Netzwerk teil und können in einen Schlafmodus gehen. Sie melden sich an einem Router ihrer Wahl an und treten so dem ZigBee-Netzwerk bei. Sie können ausschließlich mit dem Router kommunizieren, über den sie dem Netzwerk beigetreten sind. Werden Daten an ein solches Endgerät geschickt und dieses befindet sich im Schlafmodus, speichert der Router diese Pakete, bis das Endgerät sie abruft.
Router (ZigBee-Router, ZR)
ZigBee-Router nehmen am Routing der Pakete durch das Netzwerk teil. Sie benötigen einen größeren Funktionsumfang und damit auch etwas mehr Hardwareressourcen. ZigBee-Router treten einem Netzwerk bei, indem sie sich an einem im Netzwerk befindlichen Router anmelden. Das Routing im Netzwerk erfolgt entweder entlang eines sich so bildenden Baumes (Stackprofil ZigBee) oder durch dynamisches Routing als Meshnetzwerk.
Ein Zigbee Router hat so ungefähr die Funktion wie ein WLAN Repeater...
Koordinator (ZigBee coordinator, ZC)
Ein ZigBee-Koordinator startet das Netzwerk mit festgelegten Parametern. Nach dem Start übernimmt er dieselben Aufgaben wie ein ZigBee-Router. Es kann nur einen Koordinator in einem Zigbee Netz geben. In FHEM wird ein solches Gerät Gateway genannt.
Einbindung in FHEM
Hersteller-Bridges
Wir benötigen also zur Einbindung ein Gateway. Manche Nutzer haben sich gleich ein Starterkit wie Philips Hue oder IKEA Tradfri gekauft. Diese Lösungen haben den Vorteil, dass Alexa-Integration etc. sowie die Smartphone-App gleich mitkommen, und das Einbinden der Endgeräte, aber vor allem aber Softwareupdates i.d.R. herstellerproprietär gelöst wurden.
Der Nachteil ist, dass die Lösungen, bis hin zum eigentlich recht offenen Hue-System, in anderer Hinsicht geschlossene Systeme sind. So ist z.B. über die Hue-Bridge die Abfrage von Hue Bewegungssensoren oder Tastern nur per Polling durch FHEM möglich - es gibt keinen Event-Mechanismus, der FHEM notifizieren könnte. Außerdem ist unser Ziel ja, die Steckerleiste der Steuergeräte kurz zu halten.
Hue Bridge von Philips
Siehe Hue. Eine gute Dokumentation kompatibler Geräte findet sich hier
Tradfri von IKEA
Siehe Thema
Freie Lösungen
Die Alternative sind Lösungen, die eine gewisse Hardware mitbringen, wie den RaspBee (Aufsteckmodul für Raspberry) oder Conbee (USB-Gateway) von Dresden Elektronik oder (hier mqtt2zigbee-Hardware aufführen), und die zusätzlich nötige Software auf dem Raspberry etc. mitlaufen lassen. Eine reine Hardware-Lösung ohne Zusatzsoftware, in der FHEM die Software-Funktionen des Gateway vollständig abbildet, gibt es nicht - FHEM kommuniziert lediglich mit einer Software, die ebenfalls auf dem - ggf. gleichen - Computer mitläuft.
Direkt per MQTT
Siehe MQTT2-Module_-_Praxisbeispiele
Das Modul von Neumann
Siehe diesen Forenbeitrag: Thema
Funkübertragung
Reichweite erhöhen
- Eine brauchbare WLAN Antenne (2,4GHz) an einen CC2531 "Stick" anbauen (eher für Experten)
- ein CC2530 als Gateway oder in der Mitte als Repeater (Achtung verschiedene Firmwares erforderlich. Gute Antenne muss meist gesondert gekauft werden, anstatt der beigelegten)
- Zigbee ist ein Mesh-Netz, daher irgendwo auf dem Weg ein Zigbee verbauen Gerät welches immer eingeschaltet ist (Zigbee Funksteckdose oder so)
Sicherheit
Sicherheitsrelevante Geräte
Welche Geräte sicherheitsrelevant sind, ist eine sehr schwierige Frage. Beim Türschloss ist das klar. Wenn ein Temperatursensor dafür sorgt dass ein Raum nicht mehr beheizt wird, und daraufhin wegen geplatzem Heizkörper die Wohnung geflutet wird, so ist dies schon etwas schwerer zu Erkennen...
Bekannte Sicherheitslücken
Insecury Rejoin
Insecure Rejoin ist eine der schwachen Stellen im Protokoll. Zigbee 3.0 wurde 2015 freigegeben und soll das Problem lösen. Allerdings ist Zigbee 3.0 (Stand Ende 2018) noch immer recht wenig verbreitet... Ablauf des Insecury Rejoin aus Angreifersicht:
- einen Node aus dem Netz werfen, um nicht auf die Aktivierung neuer Geräte warten zu müssen
- der Node versucht erneut Mitglied im Netz zu werden. Schlüsselaustausch erfolgt mittels dem Key "ZigBeeAlliance09"
- Mitsniffen des neuen Schlüssels
DDOS
- manipulierte Counter (können sogar manche HW zerstören)
- Jamming (einfach die Frequenz belegen mit beliebigem Signal)
- Flutung mit Zigbee Messages
Quelle: https://research.kudelskisecurity.com/2017/11/21/zigbee-security-basics-part-3/