Z波

z - wave是如何工作的

z波网络由事情互联网（物联网）设备和主控制器，也称为智能家庭集线器，其是Z波网络中的唯一设备，通常连接到因特网。当z波集线器接收来自a的命令时智能家庭应用在用户的智能手机，平板电脑或计算机上，它将命令路由到最多232个设备的网络到其目标设备 - 包括集线器。

使用源路由网状网络技术，Z波信号可以跳过其他Z波器件来到达设备，用户意图控制。每个Z波网络最多可容纳四跳。

Z波协议在U.S.和868.42 MHz频段的低频908.42频段上运行。虽然可以干扰其他家用电子产品，例如无绳电话，但协议避免干扰Wi-Fi和蓝牙操作的2.4 GHz频段。

Z波提供了使用9.6 kbps，40 kbps或100 kbps的吞吐率的小数据包的传输速率。Z波PHY和MAC层基于ITU-T G.9959全局无线标准，协议使用GFSK调制和曼彻斯特编码。它还包括AES 128加密，IPv6和多通道操作。

在识别和授权方面，每个Z-Wave网络由一个网络ID标识，每个终端设备由一个节点ID标识。例如，唯一的网络ID可以防止一个装有z波的房屋控制另一个同样装有z波的房屋中的设备。

设备之间的通信范围从98到328英尺;500系列的范围为130英尺，700系列328英尺。由于墙壁和其他密集的建筑材料限制了范围，一般部署最佳实践是将Z波器件放置50英尺或更少，以实现最大信号强度。

使用Z波转发器 - 其他设备之间的额外Z波器件 - 或者使用线路供电 - 网络中的电池供电 - 设备也可以增强信号并帮助它到达其目的地。估计四跳的最大范围为600英尺。

关于电池寿命，约700系列Z波器件可以持续到硬币电池电量最多10年，而许多其他电池供电的设备持续一年或更长时间。

所有Z-Wave技术都是向后兼容的。

要承受Z波品牌，智能家居产品必须成为Z-Wave认证。这涉及满足许多要求，最重要的是，与所有其他Z波认证设备互操作。

历史

Z-Wave协议最初是由丹麦Zensys公司设想的，最初是为消费者提供光控系统，后来发展成为家庭自动化网络网格协议，实现在专有的片上系统(SoC）。该公司旨在为现有的智能家庭协议提供更简单，更昂贵的替代品。Zensys由Sigma Designs Inc.于2008年收购。

2001年推出100系列芯片组，2005年推出200系列芯片组。2013年，500系列(也被称为Z-Wave Plus)发布，电池寿命提高了50%，续航里程提高了67%，带宽提高了250%，以及即插即用功能和标准化的无线更新。

Z-Wave联盟，旨在开发和扩大Z波应用和能力的行业领导者，制造商和集成商的联盟于2005年成员，当时Intermatic Inc.，Leviton Manufacturing Co. Inc.，Wayne Dalton，Danfoss和通用电子设备与Zensys讨论了讨论家庭自动化协议的状态。当前成员700多名包括D-Link Systems Inc.，Honeywell International Inc.，LG Electronics和Verizon等。

2016年，一些Z-Wave技术被开源。设计增加了互操作性Z-Wave开源库的层次，目的是让软件开发人员、制造商、业余爱好者和学者等能够阅读、使用和评论Z-Wave的工作原理，而不需要加入Z-Wave联盟或购买Z-Wave开发工具包。在此之前，需要保密协议，且该规范仅适用于Z-Wave联盟成员和Z-Wave开发工具包持有者。

Sigma设计还释放了Z波S2安全规范，Z波通过IP网络上的IP规范，2016年通过IP网络和Z-Weartware运输Z波信号。

2017年，Sigma设计宣布Z-Wave SmartStart，Z-Wave协议和Z波网关软件层的组合，允许预先配置并消除手动将设备添加到Z波主页网络上，因为它们可以自动电源打开时连接。

700系列在2018年宣布消费电子表演并将在今年晚些时候提供。这种迭代提供了超过328英尺的设备到设备范围，网格范围超过1,312英尺。它还使用32位ARM Cortex SoC，与使用8位Intel MCS-51/8051兼容基础的先前版本不同。

2018年，Sigma Designs将Z-Wave卖给了Silicon Labs。

z波的采纳和普及

2002年，市场上有六个Z波认证设备可在市场上提供。2012年，这个数字上升到1,000。目前，在2018年，超过2,400名Z波认证的设备可从700多个Z波联盟的成员提供。

Z-Wave的网站声称它拥有广泛认可品牌中最大的智能产品选择，并且超过1亿Z波协议已在全球智能家居销售。

今天，z - wave认证的设备用于各种智能家居和物联网设备和应用的远程控制和管理，包括智能恒温器、智能锁、智能照明、智能传感器智能插头和插座，以及智能家居中心。

获得z - wave认证的产品包括ADT、GE、Honeywell、Kwikset、Schlage和SmartThings等品牌。

z - wave安全

早些时候，Z-Wave的安全声誉很差。虽然Z-Wave提供AES加密，但由于制造商的实现错误或制造商没有首先使用推荐的安全性，因此出现了许多涉及Z-Wave的安全事件。

在2013年的黑帽演示中，黑客演示了如何使用Z-Force包拦截和注入工具来识别Z-Wave安全层中的一个关键实现漏洞。他们演示了如何破解aes加密的Z-Wave门锁，结果证明这不是Z-Wave引入的漏洞，而是由门锁制造商引入的。作为回应，西格玛设计公司在其认证过程中增加了额外的安全测试用例。

在2016年ShmooCon的演示中，两名黑客演示了开源EZ-Wave穿透测试工具如何用于破坏光和物理损伤z - wave认证设备。在他们的研究中，黑客发现他们测试的33台设备中只有9台支持AES。反过来，Z-Wave联盟规定，必须对设备进行AES 128加密才能获得认证。

Z-Wave联盟要求Z-Wave认证的设备从2017年4月开始遵循Security 2 (S2)框架。这将前一个S0框架中的三步流程修改为S2中的一步流程。

试图减轻middle那分布式拒绝服务对于Z-Wave设备的蛮力攻击，S2使用椭圆曲线Diffie-Hellman密码，并要求在设备级别使用QR或PIN码进行身份验证。S2还通过通过一个安全的TLS 1.1隧道隧道隧道所有z波IP流量实现了增强的云通信。

2018年5月，笔测试合作伙伴的研究人员在称为Z-Shave的Z波协议中发现了五岁的软件脆弱性，这在由2,400多家供应商制造的智能家居设备中影响了估计的1亿SoC。

在这次攻击中，一台设备被骗相信另一台设备不支持Z-Wave的S2框架，因此为了兼容，它将设备的安全性降级为S0框架。由于S0使用的是硬编码加密密钥，黑客可以在一定范围内拦截通信和智能锁钥匙来打开家门。

硅实验室驳斥了攻击的能力，声称该攻击在配对过程中需要在设备期间靠近设备，这在初始安装或重新安装期间完成。这意味着用户必须在攻击时存在，并且将意识到运行S0的设备。该公司还表示，它正在更新规范，以确保用户随时将设备降级为S0。用户必须确认并接受运行系统的警告。

Z-Wave与ZigBee

z - wave和Zigbee.是两个最大的名字在智能家庭通信协议。两者都使用短程、低功率无线电信号和网状网络技术，并且都使用AES加密。然而，也有一些显著的不同。

Z波在低频908.42频段上运行，而ZigBee协议运行在2.4 GHz。虽然较高的频率允许ZigBee将更多数据更快 - 40-250 kbps到z-wave的9.6到100 kbps - 它减少了信号的范围。Z波的98英尺的范围大于Zigbee的32英尺范围。作为由ZigBee联盟运行的开放标准，ZigBee芯片可从多个供应商提供，而Z波芯片仅可从硅实验室获得。

由于其多种协议，Zigbee通常被视为更复杂;例如，它提供了智能能量，医疗保健，网关等规范 - 历史上没有沟通良好。但是，ZigBee 3.0的发布旨在解决这个问题并解决复杂性。

Zigbee网络没有允许的最大跳数，可以支持超过65,000个设备，而Z-Wave网络限制为4个跳，最多支持232个设备。

通常被认为是一个/或情况，许多智能家居中心，包括三星智能制品和眨眼，支持两个标准，允许ZigBee和Z波器件彼此通信，因此无需选择一个。