Bluetooth mesh ネットワーキングFAQ

メッセージリレーの質問

Bluetooth^® Mesh は、なぜフラッドベースのメッセージリレー方式を採用しているのですか？

メッセージ中継に対するマネージドフラッドアプローチは、シンプルで信頼性が高くスケーラブルなmesh ネットワークを実現するための要件を最もよく満たしています。

マネージドフラッドメッセージングでは、複雑なルーティングテーブルの作成と管理は必要ありません。テーブルを自動的に生成できるルーティングソリューションでも、重大なネットワークの中断が発生する可能性があります。

管理されたフラッドメッセージングは、本来マルチパスであり、メッセージが意図した宛先に確実に到達するようにします。また、本質的にピアツーピアであるため、すべてのノードがお互いに直接通信することができます。中央のハブやルーティングノードがないため、単一の障害点がありません。

ほとんどのmesh ネットワークの実装では、メッセージングトラフィックのかなりのパーセンテージがマルチキャストである。たとえば、数十または数百のライトを制御するビル内の単一のライトスイッチのようなものである。Bluetooth Mesh のマネージドフラッドメッセージングアプローチは、そのパブリッシュ/サブスクライブグループメッセージングモデルと組み合わされ、高いパフォーマンスを持つ大規模ネットワークのための非常に効率的なメッセージングをサポートします。

洪水mesh ベースのネットワークはすべて電力効率が悪いのか？

いや、単純なフラッドベースのmesh 。Bluetooth^®技術では、主電源ノードのみがメッセージの中継を行う、管理されたフラッドアプローチを実装している。バッテリー駆動のセンサーのような低電力ノードは、メッセージリレーを担当しません。ではBluetooth^®Mesh ネットワークでは、コイン電池を搭載した低電力ノードは何年も動作することができます。

Bluetooth^® Mesh ネットワーキングは、マルチキャストメッセージングをどのように処理しますか？

Bluetooth^®Mesh は、パブリッシュ/サブスクライブ・グループ・メッセージング・アプローチを使ってマルチキャスト通信を処理する。

アドレス空間の半分がグループアドレスに割り当てられ、グループアドレスにメッセージを送信することができます。各ノードは、グループアドレスのセットにサブスクライブし、グループアドレスのセットにメッセージを公開するように構成することができます。

例えば、照明スイッチが「点灯」メッセージを「廊下グループ」に発行してもよく、その廊下に沿ったすべての照明は、その同じ「廊下グループ」のアドレスにサブスクライブされることになる。しかし、ライトは他のグループ、例えば「一階グループ」、「全灯グループ」、「非常口ルート」グループにもサブスクライブされていてもよい。

Bluetooth^®Mesh これは、128ビットのUUIDを宛先アドレスとして機能させることで、グループアドレスを拡張するものです。ラベルUUIDのハッシュは、UUIDをチェックするオーバーヘッドを減らすために使用されます。各ハッシュ値は数百万の異なるラベルUUIDを表し、潜在的なバーチャルアドレスの数を増やします。

プロビジョニングに関する質問

プロビジョニングとは？

プロビジョニングとは、指定されmesh たネットワークにデバイスを追加するプロセスです。このプロセスでは、デバイスをネットワーク上のノードに変換し、セキュリティキーの配布と、追加されるデバイスの一意のIDの作成が含まれます。

リモート・プロビジョニングとは何ですか？

リモートプロビジョニングを使用すると、新しいデバイスを簡単にプロビジョニングできます。Bluetooth^®Mesh ネットワークにまたがる新しいデバイスのプロビジョニングを容易にし、設置者の貴重な時間とコストを削減します。新しいリモートプロビジョニング機能は、mesh ネットワーク上でプロビジョニングを実行する機能を追加します。プロビジョニングメッセージは、リモートのプロビジョニングされていないデバイスに到達するまでに 1 ホップ以上かかります。

リモートプロビジョニング機能には、サーバーのライフサイクルにおける重要なイベントの処理を自動化する手順も用意されています。Bluetooth^®Mesh ネットワークのライフサイクルにおける重要なイベントの処理を自動化する手順も提供します。たとえば、ネットワークが最初に作成された後、すべてのデバイスのデバイスキーが再生成されることによって、所有権が安全に移転されます。

プロビジョニングデータをバックアップして復元することはできますか？

はい、プロビジョニングデータをバックアップすることができます。これは仕様では定義されていませんので、好きなバックアップ機構を使うことができます。

建築に関する一般的な質問

ノードとは何ですか？

ノードとはBluetooth^®Mesh ネットワーク上のプロビジョニングされたデバイスである。

1つのネットワークに何台のノードを持つことができますか？

仕様では最大32,000ノードのプロビジョニングが可能だが、現実の世界でこの数字がすぐに達成されるとは考えていない。しかし、すでに代表的なネットワークでは1,000ノードをはるかに超えるノードが確認されており、これは現在市場に出回っている他の低消費電力mesh テクノロジーよりもはるかに大きい。

Bluetooth^® Mesh ネットワークには、異なるタイプのノードが必要ですか？

いいえ。Bluetooth^®Mesh ネットワーキング特有のもので、ネットワーク内のすべてのノードは分散化されており、互いに直接話すことができる。

中央集権的なハブやルーティングノードがないため、単一障害点が存在しない。しかし、バッテリ駆動のセンサなどの低電力ノードに対応するために、一部のノードのみがメッセージ中継機能を行う。

一部のノードは、低消費電力ノードへのメッセージングをサポートするための追加機能を持ちます。これにより、低消費電力ノードはネットワークの一部であり続けることができますが、少しの情報を報告する必要があるまで、一度に何時間も何日もスリープ状態にすることができます。その結果、コイン電池を使用した低消費電力ノードは何年も動作することができます。

モデルとプロパティとは？

Bluetooth は、Bluetooth Mesh ネットワーク上のノードが他のノードと相互作用できるように、そのノードが何であり、何をするのかを記述するための、開発者にとってシンプルでありながら強力なアプローチを採用した。このアプローチは、モデルと呼ばれる一連のビルディング・ブロックに基づいている。モデルは、定義された機能と動作を持つ機能のコレクションで構成される。モデルには、ジェネリック、センサー、タイミング、照明の4つのクラスがある。ジェネリック・モデルは基本的なビルディング・ブロックであり、単純なオン／オフの状態を持つ機能など、デバイスの標準的な機能を定義します。ジェネリックモデルを組み合わせたり、プロパティを使用して拡張することができます。プロパティは、モデルに追加のコンテキストと価値を提供します。

セキュリティに関する質問

Bluetooth^® Mesh ネットワークでは、セキュリティはどのように扱われますか？

Bluetooth^®Mesh ネットワークは、セキュリティへのアプローチも含め、真の商用グレードのソリューションです。

• ネットワークに追加されたデバイスは、実績のあるセキュリティアルゴリズムを使用してプロビジョニングされます。これは、256ビットの楕円曲線と帯域外認証を使用して、安全にデバイスを追加します。
• すべての通信は、128ビットの鍵を使用したAES-CCMを使用してセキュリティを確保する必要があります。すべてのmesh メッセージは暗号化され、認証されます。
• 暗号化と認証は、ネットワーク層とアプリケーション層の2つの層で行われます。ネットワーク内のすべてのノードは、その内容を読み取ることなく、ネットワーク層でメッセージを中継します。これらのコンテンツは別のアプリケーションキーで保護され、真のエンドツーエンドのセキュリティを提供します。
• 各メッセージには最低64ビットの認証がありますが、最長のメッセージでは最大1088ビットの認証が可能です。
• モデルは、異なるセキュリティ認証情報を持つ異なるユーザーを考慮して仕様で整理されています。これにより、メンテナンス担当者は、従業員が対話できるようにしながら、ネットワーク構成を完全に制御することができます。
• リプレイ攻撃は、送信されたすべてのメッセージに新鮮なシーケンス番号を義務付けることで防ぐことができます。
• デバイスは、定義されたキー更新手順を使用することで、mesh ネットワーク内でブラックリストに登録することができます。プロビジョニング中に、各デバイスは一意のデバイスキーを計算し、プロビジョナーだけが知っていて更新できるようにします。
• メッセージは、送信されるすべてのパケットを難読化し、プライバシーをリフレッシュすることによってアイデンティティを保護する。つまり、mesh デバイスを持ち歩きながら歩いていても、mesh パケットを盗聴する人はあなたを追跡できない。
• Bluetooth^®Mesh 証明書ベースのプロビジョニングは、デバイスのプロビジョニングプロセスに証明書を追加することで、セキュリティを強化し、デバイスの一括オンボーディングを可能にします。

Bluetooth^® Mesh ネットワーキングは、どのようなセキュリティ攻撃を防ぐように設計されていますか？

• ブルートフォース攻撃は、128ビットの鍵を使用し、単一のパケットごとに最低64ビットの認証を行うことで防ぐことができます。
• リプレイ攻撃は、送信されたすべてのパケットの新鮮なシーケンス番号を使用し、受信されたすべてのパケットのシーケンス番号をチェックすることで防ぐことができます。
• マンインザミドル攻撃は、帯域外認証を用いたプロビジョニング時にECDH暗号を用いて防ぐことができます。
• ゴミ箱攻撃は、キーの再更新手順を使用して、残っているすべてのデバイスのキーを許可し、削除された/壊れたデバイスをブラックリストに登録することで防ぐことができます。誰かが投げ出されたデバイスを分解しても、セキュリティ情報を明らかにすることはできません。
• 物理的に安全でない場所にあるデバイスには、物理的に安全な場所にあるデバイスとは別のキーを持たせることで、物理的に安全でないデバイスの攻撃を防ぐ。これにより、誰かがドアベルを攻撃し、ドアのロックを解除するメッセージを送信することを防ぐことができる。
• 訪問者の攻撃は、ゲストや訪問者に個別の鍵セットを使用してネットワークへの一時的かつ限定的なアクセス権を与えることで防ぐことができます。これらのゲストキーの有効期限は限られています。

Bluetooth^® Mesh ネットワークを使用する際、プライバシーは失われますか？

いいえ、すべてのmesh パケットはユーザーの身元を保護するために難読化されています。mesh パケットを盗聴している攻撃者は、送信元や宛先アドレスなどの識別値がないため、どのデバイスがそのメッセージを送信したかを特定することができません。メッセージが中継されるたびに、この難読化された情報が変更されるため、メッセージの流れを追跡する能力がなくなります。

隣人もBluetooth^® Mesh ネットワークを持っている場合はどうなりますか？

各mesh パケットには、mesh パケットがどのネットワークに属するかを決定する小さな識別子が含まれています。あるmesh ネットワークのデバイスは、別のmesh ネットワークからのパケットを復号化したり認証mesh したりすることはできず、それらのメッセージを中継することはありません。各mesh ネットワークは完全に分離されています。