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深入了解 LoRaWAN 技術(shù)
深入了解 LoRaWAN 技術(shù)
LoRaWAN 是 LoRa 聯(lián)盟開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可將“事物”無(wú)線連接到區(qū)域、國(guó)家或全球網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)網(wǎng)。該技術(shù)可滿足關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 要求，例如雙向通信、端到端安全性、移動(dòng)性和本地化服務(wù)。 它使用 ISM 頻段中的未授權(quán)頻譜定義了網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)，而 LoRa 物理層則在連接到網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器、信標(biāo)和網(wǎng)關(guān)之間建立遠(yuǎn)程通信鏈路。該協(xié)議有助于利用任何位置的硬件和軟件快速建立公共或私有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 使用 LoRaWAN，終端設(shè)備可以通過(guò)兩種方式連接到網(wǎng)絡(luò)：
無(wú)線激活 (OTAA)：要連接到網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備必須首先建立網(wǎng)絡(luò)密鑰和應(yīng)用程序會(huì)話密鑰。
個(gè)性化激活 (ABP)：用于與網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)備密鑰是硬編碼的，從而導(dǎo)致不太安全但更簡(jiǎn)單的連接。
LoRaWAN 有多安全？
LoRaWAN 有一個(gè)用于網(wǎng)絡(luò)的安全層和一個(gè)用于應(yīng)用程序的安全層。應(yīng)用層安全保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商無(wú)權(quán)訪問(wèn)最終用戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)，而網(wǎng)絡(luò)安全保證網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是合法的。因此，LoRaWAN 標(biāo)準(zhǔn)提供了兩個(gè)加密層：
終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器交換一個(gè) 128 位的網(wǎng)絡(luò)會(huì)話密鑰。
在應(yīng)用程序級(jí)別，一個(gè)唯一的 128 位應(yīng)用程序會(huì)話密鑰 (AppSKey) 是端到端共享的。
數(shù)據(jù)由節(jié)點(diǎn)加密，然后通過(guò) LoRaWAN 協(xié)議再次加密，然后傳輸?shù)?span> LoRa 網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) IP 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器使用網(wǎng)絡(luò)會(huì)話密鑰 (NwkSkey) 解密 LoRaWAN 數(shù)據(jù)。然后它將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用程序服務(wù)器，應(yīng)用程序服務(wù)器使用應(yīng)用程序會(huì)話密鑰來(lái)解密數(shù)據(jù)（AppSKey）。
然后將加密添加到 LoRaWAN 通信協(xié)議中。然而，LoRa 傳輸是基本的無(wú)線電波通信，無(wú)法自行加密。如果 LoRaWAN 設(shè)備通過(guò)無(wú)線激活或 OTAA 連接到網(wǎng)絡(luò)，則設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間會(huì)交換一個(gè) 128 位的 AppKey。AppKey 用于在設(shè)備發(fā)送加入請(qǐng)求時(shí)構(gòu)造消息完整性代碼（MIC），然后服務(wù)器將 MIC 與 AppKey 進(jìn)行比較。
如果檢查成功，服務(wù)器會(huì)生成兩個(gè)新的 128 位密鑰：應(yīng)用會(huì)話密鑰（AppSkey）和網(wǎng)絡(luò)會(huì)話密鑰（NetSkey）（NwkSkey）。AppKey 用作將這些密鑰發(fā)送回設(shè)備的加密密鑰。設(shè)備在收到密鑰后解密并安裝兩個(gè)會(huì)話密鑰。
LoRaWAN 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
LoRaWAN 技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。讓我們來(lái)看看：
它具有以千米為單位的大覆蓋區(qū)域。
在免費(fèi)頻率上運(yùn)行，無(wú)需預(yù)付費(fèi)用。
G adgets 的電池壽命很長(zhǎng)，設(shè)備電池可以使用 2-5 年。
采用開(kāi)放式方法的非專有合作伙伴關(guān)系。
擴(kuò)展范圍允許智能城市應(yīng)用，但低帶寬使其非常適合具有有限數(shù)據(jù)和/或可變數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際物聯(lián)網(wǎng)安裝。
C更昂貴的連接成本，是無(wú)線的，并且易于設(shè)置和部署。
憑借 AES 加密、完全雙向通信以及 CISCO、IBM 和其他 500 家 LoRa 聯(lián)盟成員公司的支持，它為網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序提供了一層安全性。
除了特定行業(yè)的實(shí)施外，LoRaWAN 還可以在高成本 5G 替代方案過(guò)于昂貴的新興國(guó)家實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)。該技術(shù)由于其靈活、相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和最小的網(wǎng)絡(luò)硬件要求，大大降低了部署成本，同時(shí)其低能耗進(jìn)一步節(jié)省了運(yùn)行支出。LoRaWAN 旨在將設(shè)備無(wú)線連接到互聯(lián)網(wǎng)，是物聯(lián)網(wǎng)傳感器、跟蹤器和信標(biāo)的理想選擇，這些傳感器、跟蹤器和信標(biāo)具有適度的數(shù)據(jù)流量要求和有限的電池壽命。該協(xié)議的固有屬性使其成為廣泛應(yīng)用的絕佳候選者。
LoRaWAN 技術(shù)的局限性
盡管上面列出了這項(xiàng)技術(shù)的許多巨大優(yōu)勢(shì)，但仍然存在許多局限性。讓我們看看一些可能性：
需要減少延遲（通常以毫秒為單位）和定義抖動(dòng)的大數(shù)據(jù)有效負(fù)載、持續(xù)監(jiān)控和硬實(shí)時(shí)應(yīng)用程序與此技術(shù)不兼容。
隨著網(wǎng)關(guān)在大都市地區(qū)的部署，LPWAN 技術(shù)（尤其是 LoRaWAN）的發(fā)展帶來(lái)了共存問(wèn)題。開(kāi)放頻率具有易受干擾和數(shù)據(jù)速率差的缺點(diǎn)。
對(duì) LoRaWAN 的正當(dāng)利益
LoRaWAN 技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)新流行詞。隨著物聯(lián)網(wǎng)不斷擴(kuò)展并變得越來(lái)越流行，我們了解任何新技術(shù)的安全性、優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)非常重要。LoRaWAN 在高成本 5G 過(guò)于昂貴的情況下啟用物聯(lián)網(wǎng)的能力，以及降低總體部署成本的能力，無(wú)疑使其成為一項(xiàng)卓越的技術(shù)。但是，必須針對(duì)您的特定用例仔細(xì)權(quán)衡其其他優(yōu)點(diǎn)和限制。