改进的基于zigbee协议MAC层边界检测算法的研究

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1、改进的基于zigbee协议MAC层边界检测算法的研究摘要：Zigbee拚议山于其低功耗、低成木、高安全等优点，广泛应用于生产生活环境中，但针对该协议的安全研究还比较少。本文深入研究了Zigbee协议MAC层安全机制，在边界值测试算法基础上进行了算法改进，使用改进的检测算法不仅能够提窩测试用例町用比例，还可以提高测试川例的路径覆盖度，使川该测试算法既能够人幅度提高Fuzzing测试效率，又能进行较为全面的Fuzzing检测。木文以该改进算法为基础，设计研发了Fuzzing测试工具，并对Zigbcc网络进行动态安全检测。实验证明该算法

2、的检测效率和测试路径覆盖度冇很大提高。关键词:Zigbcc：Fuzzing测试；边界值分析中图分类号:TP393.0AnImprovedAlgorithmLocatingMACLayerToDetectZigbeeVulnerabilityLIJing,CUIBaojiang(SchoolofComputer,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:Duetothequalityoflowpowerconsumption,lowcos

3、tandhighsecurity,zigbeeprotocoliswidelyusedinproductionandlivingenvironment,butresearchonitssafetyisstillblank.Inthispaper,thesecurityofthemechanismonthelayerofMACisdeeplyinvestigated・BasedontheBVAfuzzingtest,akindofimproveddetectionalgorithmisputforward.Accordingtoth

4、etestingresults,wecanconcludethatthisalgorithmwouldlargelyincreasetheefficiencyofFuzzingTest.InordertolesttherisksofZigbeenetworkontheMAClayer,aFuzzingtesttoolisdesignedanddevelopedwhichusestheimprovedfuzzingalgorithm・Andintheexperiment,thisalgorithmisprovedmoreeffici

5、ency.Keywords:Zigbeeprotocol;Fuzzingtest;BVA0引言及协议现状Zigbee协议是美国电器和电子工程师协会(IEEE)于2003年5月制定的基于IEEE802.15.4标准的个人网络的短程无线通信协议⑴。它因为其低功耗、低成木、短延时，髙容ffi,高安全等优点己经成为无线传感器网络的最热门技术。随着物联网产品的普及，基于Zigbee技术的产品将越來越多的进入聲通家庭，其安全性也成为越來越多的人关注的目标。虽然Zigbee协议在数据保密性、数据朿放检测及访问控制等方面都做了规定⑵，但因其存储能

6、力、计算能力及供电能力有限，它在安全方面，仍会让攻击者有机可乘⑶。最近，ft治亚州立大学的研究人员利用Zigbee协议主协调:器不会对节点发送的GTS请求进行ID认证的缺陷，通过节点伪造技术，成功进行了DoS攻击⑷。除此Z外，针对Zigbee协议安全性的研究目前仍然较少。忖前国内外机构研究协议及软件安全性时人多采川Fuzzing技术，并得到了很好的结果151,形成了不少成熟的测试模型⑹。木文采用Fuzzing技术主要对Zigbee协议的MAC层进行安全性检测。传统的纯Fuzzing测试会生成海量的测试用例i7i,有效测试用例比例很

7、低，效率低下。基于边界值分析的测试方法能够有效的减少测试用例的数量，提高测试效果，本文在文献岡的基础上对该测试方法进行了改进，并对算法进行了验证，实验证明，使用该改进的算法进行Fuzzing测试时，测试用例対于测试路径具有较高的覆盖度，能够比较全血的対Zigbee协议MAC层进行检测。1协议描述MAOW：尾部Zigbee协议MAC层主要丁作包括：正确收发物理层数据;维护一个存储MAC层协议状态信息的数据库⑼。根据Zigbee协汉观定，MAC层数据帧由帧控制域、序列号域、地址域、有效载荷、及FCS校验组成，其结构如图1所示。21W2

8、0WR32W2/R0/h22械腔制域序列号目的PAN目的地址掠PAN源地址加密佰总数据我荷FCSMAC帧头部人字节’MAC层林陶杯I（W34567-910-11124314-15安仝口的*址比徐帧控制娩图1MAC层数据帧结构由图1可知，数据的发送节