手把手玩转路由器漏洞挖掘系列-ZiggBee协议
2024-10-23 12:46:0 Author: www.4hou.com(查看原文) 阅读量:9 收藏

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导语:当前,针对ZigBee协议的攻击策略主要聚焦于其密钥安全性的薄弱环节,其密钥安全是整个Zigbee协议中最重要一环。



1. 基本介绍

ZigBee是一种低复杂度、低功耗、低速率、低成本的近距离无线通信技术。它基于IEEE 802.15.4标准,主要用于短距离数据传输和监控应用。

ZigBee网络由协调器、路由器和终端设备组成,支持星型、树型和网状等多种拓扑结构。该技术广泛应用于智能家居、工业自动化、医疗监护等领域,通过低功耗和自组织网络特性,实现高效、可靠的无线数据传输。ZigBee的传输速率在10KB/秒到250KB/秒之间,支持大量设备连接,具有强大的网络容量和灵活的节点配置能力。

2. 协议概述

2.1 栈结构

ZigBee协议组成主要涵盖了四个层次,这些层次共同构成了ZigBee网络协议栈的基础,确保了数据的可靠传输和网络的有效管理。以下是ZigBee协议组成的详细概述:

  • 物理层
    • 处理无线电硬件之间的实际通信
    • 基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术
  • 传输层
    • 管理无线链路,包括处理帧的发送、接收、超时重传、收发确认等
    • 提供了安全和管理机制,如加密、身份认证和底层设备管理
  • 网络层
    • 负责多跳网络的支持,主要包括路由选择、拓扑结构和组网等功能(星型、树型和网状拓扑结构)
    • 协调器、路由器和终端设备
  • 负责定义不同应用的数据格式和通信规则
    • 节点之间的路由和寻址机制,确保数据传输的可靠性和安全性
    • 不同设备之间的互相通信,允许节点在网络中相互切换

2.2 数据帧

2.2.1 具体分布

  • 物理层
    • SHR - 前导序列
    • PHR -  PSDU长度信息
    • PSDU - MAC层协议数据单元
  • 传输层
    • MHR - 控制信息、序列号、寻址信息等
    • MSDU - 网络层和应用层数据
    • MFR - 帧校验序列
  • 网络层
    • 网络层帧头和有效载荷
  • 应用层
    • 数据和服务

2.2.2 帧结构

  信标帧

帧控制域序列号地址域附加安全头部超帧描述GTS分配释放信息转发数据目标地址信息帧负载FCS

  数据帧

帧控制域序列号地址域附加安全头部数据帧负载FCS校验

确认帧

帧控制域序列号FCS

2.3 安全机制

ZigBee主要提供三个级别的安全模式:

  • 非安全模式
    • 不采取任务安全措施 - 可重发、中间人攻击
  • 访问控制模式
    • 只允许接入的硬件设备MAC地址存在列表中,限制无合法节点访问获取相关数据
  • 安全模式
    • 支持128位AES加密算法进行数据通信加密

Wireshark里面提供的安全级别可支持预设密钥用于解析数据包

2.4 密钥类型

  • 主密钥
    • 配合ZigBee对称密钥的建立(SKKE)过程来派生其它密钥,在建立网络时生成或配置的,用于后续生成网络密钥和链接密钥。
  • 网络密钥
    • 保护广播和组数据的机密性和完整性,同时也为网络认证提供保护
  • 链接密钥
    • 保护两个设备之间单播数据的机密性和完整性
  • 其他密钥
    • 除了上述主要密钥外,ZigBee协议还可能定义其他类型的密钥,如应用主密钥、应用链接密钥等,用于特定场景下的安全通信

3. 安全风险

3.1 中间人攻击

ZigBee采用非安全模式,对数据传输内容没有加密,可能被窃取敏感数据内容。

3.2 密钥攻击

在密钥传输过程中,密钥内容会以明文形式传输,因此可能被获取密钥信息,通过密钥对数据信息进行解密或者伪造合法接入设备。

4. 总结

当前,针对ZigBee协议的攻击策略主要聚焦于其密钥安全性的薄弱环节,其密钥安全是整个Zigbee协议中最重要一环。

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文章来源: https://www.4hou.com/posts/6MmQ
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