Bluetooth mesh ネットワーキングFAQ

メッセージリレーの質問

なぜ洪水ベースのメッセージリレー方式を選んBluetooth だのか？

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 ネットワーク実装では、メッセージング・トラフィックのかなりの割合がマルチキャストであり、例えば、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す。のBluetooth meshマネージドフラッドメッセージングアプローチは、パブリッシュ/サブスクライブのグループメッセージングモデルと組み合わされており、大規模ネットワークの高性能で非常に効率的なメッセージングをサポートしています。

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？

いいえ、単純なフラッドベースmesh のネットワークではそうなる可能性がありますが、テクノロジーBluetooth では、メインパワーのノードのみがメッセージリレーとして機能するマネージドフラッドアプローチを実装しています。バッテリ駆動のセンサなどの低電力ノードは、メッセージ中継の責任を負いません。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。

ネットワークBluetooth mesh はマルチキャストメッセージングをどのように扱うのでしょうか？

Bluetooth mesh は、パブリッシュ/サブスクライブのグループメッセージングアプローチを使用してマルチキャスト通信を処理します。

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動作させることでグループアドレスを拡張するものである。ラベルUUIDのハッシュは、UUIDのチェックのオーバーヘッドを減らすために使用されます。各ハッシュ値は何百万もの異なるラベル UUID を表し、潜在的な仮想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。

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のことです。

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？

この仕様では最大32,000ノードのプロビジョニングが可能ですが、現実の世界ではこの数字がすぐに達成されるとは思っていません。しかし、すでに代表的なネットワークでは1,000ノードを超えるものが出てきており、現在市場に出回っている他の低消費電力mesh 技術と比較しても、はるかに大きな差があります。

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 ネットワーク特有のもので、ネットワーク内のすべてのノードは分散化されていて、お互いに直接話ができるようになっています。

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、ネットワーク上のノードが何をしているのかを記述するために、開発者がシンプルでありながら強力なアプローチを採用しました。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ます。モデルは、定義された機能と動作を持つ機能の集合で構成されます。モデルには、ジェネリック、センサー、タイミング、照明など4つのクラスがあります。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、シンプルなオン/オフ状態を持つ機能など、デバイスの標準機能を定義します。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強化したり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ているのでしょうか？

Bluetooth mesh ネットワークは、そのセキュリティへのアプローチを含め、真の産業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、送信された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で識別を保護します。つまり、歩き回っている時にmesh デバイスを携帯していても、パケットmesh を盗聴している人があなたを追跡することはできません。

Bluetooth mesh ネットワークはどのようなセキュリティ攻撃を防ぐために設計されているのでしょうか？

• 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。
• 物理的に安全ではない場所にあるデバイスが、物理的に安全な場所にあるデバイスとは別のキーを持つことを許可することで、物理的に安全ではないデバイスへの攻撃を防ぐことができます。これにより、何者かがドアベルを攻撃し、メッセージを送信してドアのロックを解除することを防ぐことができます。
• 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 ネットワークを利用するとプライバシーが失われますか？

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。

近所の人も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。

信頼性に関する質問

Bluetooth mesh ネットワーク上のノードが動作しなくなった場合、どうすればわかりますか？

Bluetooth mesh ネットワーク上のノードは、ハートビートメッセージを送信します。さらに、デバイスがフォルト情報を送信することができる必須のヘルスモデルがあります。例えば、デバイスが過熱すると、「過熱フォルト」メッセージが送信されます。

ノードが壊れた場合、トラフィックに影響はありますか？

いいえ、動作を停止したメッセージを中継するノードがネットワークを停止することはありません。フラッドメッセージリレーは、メッセージが同時に複数のルートを介して送信されるため、本質的に自己回復するネットワークを作成します。