ZigBee

Das ZigBee Funkprotokoll

Immer wieder kommt die Frage bei der Home Automation auf, wie man die Geräte im Smart Home miteinander verbindet. Sinnvoll ist eine Technik über Funk, die ein eigenes Netz aufmacht und sich selbst administriert. Solch eine Technik hat ZigBee entwickelt.

zigbee haus

Heimvernetzung mit ZigBee (Quelle: zigbee.org)

ZigBee ist ein Funkstandard, dessen Schwerpunkt auf der Übermittlung geringer Datenmengen zwischen Geräten mit wenig Abstand (bis 100m) liegt. Im ersten Moment erscheint diese Idee nicht neu, da bereits zahlreiche WLAN- und Bluetooth-Lösungen existieren. ZigBee zeichnet sich jedoch durch seine Energieeffizienz und Einfachheit aus.

1. Aufgaben von ZigBee-Geräten

Ein ZigBee-Gerät kann in einem Netzwerk drei unterschiedliche Rollen einnehmen:

Endgerät: Geräte wie Steuerungs- oder Sensormodelle sind meist batteriebetrieben und können als ZigBee-Endgerät implementiert werden. Sie benötigen nur einen Teil der Funktionen. Außerdem nehmen sie nicht am Routing teil und können in den Standby-Betrieb wechseln. Sie können nur mit dem Router kommunizieren, über den sie auch dem Netzwerk beigetreten sind.

Router: ZigBee-Router nehmen am Routing der Pakete durch das Netzwerk teil und benötigen daher auch einen größeren Funktionsumfang. Sie treten dem Netzwerk bei indem sie sich bei einem sich bereits im Netzwerk befindenden Router anmelden.

Koordinator:Der ZigBee-Koordinator startet das Netzwerk mit festgelegten Parametern. Danach hat er die gleichen Aufgaben wie ein ZigBee-Router.

Die Endgeräte verbinden sich in einem Baum-, Stern- oder vermaschten Netzwerkschema und verwalten das Netzwerk autark. Ohne, dass Sie etwas steuern müssen, treten Geräte dem Netzwerk von alleine bei, werden gefunden und kommunizieren untereinander. Das heißt, Sie müssen das jeweilige Gerät nur einschalten, damit es ein Teil des Smart Home System wird.

ZigBee Licht

Intelligente Beleuchtungssysteme mit ZigBee (Quelle: zigbee.org)

2. ZigBee als energieeffizienter Standard

ZigBee benötigt nur wenig Energie, um zwischen den Geräten zu kommunizieren. Daher eignet es sich vor allem für batteriebetriebene Geräte. Gerade in den Bereichen Beleuchtung, Thermostaten, Dimmern, Türschloßverriegelungen oder kabellosen Türklingeln kommt ZigBee zum Einsatz – und ist dort bereits in der Realität ein gängiger Standard. Nutzer bevorzugen die schnelle und einfache Installation sowie die bequeme Steuerung per App.

 

3. ZigBee Sicherheitslücke

Im November 2015 wurde bei ZigBee eine drastische Sicherheitslücke entdeckt. Sicherheitsforscher haben bei der Deepsec in Wien diese Mängel deutlich demonstriert: Sie konnten ein Türschloss übernehmen und es öffnen, ohne dass der Nutzer überhaupt etwas davon mitbekommt. Geräte senden im Normalfall alle fünf Minuten ein Signal an den Zigbee-Router, um Zustandsänderungen zu erfragen. Dabei senden sie ihre eigene ID mit – die mit bestimmten Tools abgefangen werden kann. Auch eine Verschlüsselung auf Anwendungsebene begegnet einem hier nicht wie erwartet. So gelang den Forschern mithilfe der ID ein Schlüsselaustausch. Dann konnte die Kontrolle über das Türschloss übernommen werden und die Tür geöffnet werden. Davon bekommt die App – also auch der Nutzer – nichts mit. Auch die PIN der Tür ließe sich ändern, um einen späteren Zutritt zu ermöglichen. So eine Sicherheitslücke ist natürlich gravierend und schädigt dem Ruf von ZigBee.

 

4. ZigBee als Standard im Smart Home

Ob ZigBee der Standard fürs Smart Home wird, bleibt abzuwarten. Viele große Unternehmen – unter anderem Motorola und Philips – haben sich in der ZigBee Allianz zusammengeschlossen, um neue technische Standards zu entwickeln. Die nächste wichtige Aufgabe wird sein, die große Sicherheitslücke zu schließen. Laut dem deutschen ZigBee-Hersteller Ubisys soll das Problem bereits mit der kommenden Version 3 behoben sein. Diese wurde jedoch noch nicht veröffentlicht, daher darf man gespannt bleiben.