เทคโนโลยีไฟฟ้า Iot and AI - Group 1-2563 -

Bluetooth 4.0 • Version V4.0 (Protocols ท่ีใชพ้ ลงั งานต่าํ )>>ในเวอรช์ ่นั Bluetooth SIG ไดป้ รบั ปรุง Bluetooth low energy (พลงั งานต่าํ ) ซง่ึ เป็นลกั ษณะท่ีโดดเดน่ มากของเวอรช์ ่นั นี้ โดยใชช้ ่ือช่วั คราว วา่ Wibree และ Bluetooth ULP (Ultra Low Power) และคณุ ลกั ษณะท่ีโดดเดน่ ของบลบู ธู เวอรช์ ่นั นี้ คอื การนาํ เทคโนโลยี ultra-low power Bluetoothเขา้ มาใช้ ยกตวั อยา่ งกรณี ท่ีมีการใชเ้ ทคโนโลยีนี้ เชน่ การแสดงแสดงหมายเลขผโู้ ทรศพั ท,์ อปุ กรณท์ ่ีนกั กีฬาสวมใสเ่ พ่ือการตรวจจบั อตั รา การเตน้ ของหวั ใจขณะกาํ ลงั ออกกาํ ลงั และ อปุ กรณท์ างการแพทย์ เป็นตน้ และเทคโนโลยีBluetooth low energy ถกู ออกแบบสาํ หรบั อปุ กรณท์ ่ีมีอายกุ ารใชแ้ บตเตอรส่ี งู สดุ 1 ปี และจะมีอตั ราการสง่ ผ่านขอ้ มลู อยทู่ ่ี 1 MB ตอ่ วินาทีและใชก้ ารเขา้ รหสั แบบ AES-128 ในการเช่ือมตอ่ และสง่ ผา่ นขอ้ มลู ระหวา่ งอปุ กรณ์ โดย อปุ กรณท์ ่ีติดตงั้ Bluetooth 4.0 นนั้ จะสามารถเลอื กใชไ้ ดท้ งั้ โหมดประหยดั พลงั งานและโหมดธรรมดา

ส่วนประกอบของชุดขอ้ มูล • ข้อมูลทร่ี ับส่งอยูใ่ นเครือข่ายบลูททู ถกู แบง่ ออกเป็ นหน่วยย่อยๆ เรียกว่า พดี ยี ู (packet data unit: PDU) ซงึ่ ประกอบไปด้วย • ก) รหสั การเขา้ ถงึ (Access Code) เป็นสว่ นท่ีเก็บขอ้ มลู หมายเลขเครอื ขา่ ยและแอดเดรสหรอื ตาํ แหน่งของ อปุ กรณต์ น้ และปลายทาง มีขนาดยาว ๗๒ บติ • ข) สว่ นหวั (Header) เป็นสว่ นท่ีเก็บขอ้ มลู เสน้ ทางท่ีเหมาะสมในการสง่ ขอ้ มลู มีขนาดยาว ๕๔ บติ • ค) ขอ้ มลู (Payload) คือขอ้ มลู ท่ีตอ้ งการสง่ ไปยงั ปลายทาง มีขนาดระหวา่ ง ๐ – ๒,๗๔๕ บติ ขนึ้ อยกู่ บั การใช้ งาน

พ้ืนฐานเทคโนโลยที ่ีใชใ้ นบลูทูธ • ๑. การสง่ ขอ้ มลู ผา่ นคล่ืนวทิ ยดุ ว้ ยการแผส่ เปกตรมั (Frequency Hopping Spread Spectrum: FHSS) • ไเอกปป่ืนรละบเ่ยีบนนนวช่ือนแอ่งปกจงสาลารกญังสตลญง่ าาํ ขมดาอ้ คบณั มวคลทู าวผ่ีเมาป่าถมลน่ีขถ่ียคอ่ีทนลง่ีสไช่ืนปง่ ่อวจมงทิ ะาสยเอขญั ุ ยผา้ ญใา่สู้ จงง่ากตจณนัอ่ะทเรสนะง่่ีผ่ือหขสู้ งวอ้ ง่ตา่มสางลูง่ มผมบรูล้ านบัาํใคแดนวลบัเวาะทลมผ่ีไาถสู้ดเ่ีซง่กด้ เง่ึ ายีํทถหว่ากู กนนแนัดนั้บไทง่วองั้้ ผอนรู้กีเ้ บัพเปก่ือ็น็ตปอ้อ้๗งง๙รกบั นั ชขก่ออ้ างมรสลดู ญั ดกั ญวจ้ ยบั าลขณาํอ้ ดมโบัดลู คยจวสาากง่ มขผอถ้ใู้ ชม่ีท้ลู่ี • ๒ รูปแบบสญั ญาณคน้ หาอปุ กรณ์ (Service discovery protocol) • สรูปญั แญบบาณขอซงง่ึ สมญั ีรูปญแาบณบทท่ีใ่ีเขชา้ใ้ นกนกั าใจรคระน้ หหวาา่ องปุ อกปุ รกณรณ์ บบ์ ลลทู ทูธู ธูทเ่ีอมย่ือใู่ อกปุ ลกเ้ ครณียงบ์ กลนั ทู ซธู ง่ึ อก่ืนระพบบวคนลก่ืนาสรนญั ี้ เญรม่ิ าจณานกีอ้ กปุ ็จกะรตณอบบ์ สลนทู อทู งสง่ กลบั มา โดยสง่ แอดเดรสประจาํ เครอ่ื ง กลบั มาดว้ ยทาํ ใหอ้ ปุ กรณท์ งั้ สองสามารถเช่ือมตอ่ กนั ไดใ้ นขนั้ ตอนตอ่ ไป

• ๓. รูปแบบการส่ือสาร (Application protocol) • คาํ ส่งั หรอื กระบวนการท่ีถกู ใชโ้ ดยโปรแกรมประยกุ ต์ เพ่ือกาํ หนดขนั้ ตอน กระบวนการในการรบั และสง่ ขอ้ มลู ถกู พฒั นาขนึ้ มา ใหม้ ีความเป็นอิสระ โดยเทคโนโลยีหรอื โปรแกรมประยกุ ตท์ ่วั ไปสามารถนาํ ไปใชง้ านได้ ซง่ึ ระบบบลทู ธู ไดน้ าํ เอาโพรโทคอล เหลา่ นีม้ าใชง้ านในการเช่ือมตอ่ ระหวา่ งอปุ กรณก์ ารส่อื สารชนิดต่างๆ เน่ืองจากรูปแบบการส่อื สารจะแตกตา่ งกนั เชน่ การ เช่ือมตอ่ ผา่ นเครอื ข่ายบลทู ธู ระหวา่ งคอมพิวเตอรพ์ กพาและเมาส์ (mouse) ใชโ้ พรโทคอลอารเ์ อส - 232 (RS- 232) การแลกเปล่ียนขอ้ มลู ระหวา่ งคอมพิวเตอรพ์ กพาและเครอ่ื งพีดเี อใชโ้ พรโทคอลแลกเปล่ียนออ็ บเจกต์ (Object exchange : OBEX) และการเช่ือมตอ่ ระหวา่ งคอมพิวเตอรพ์ กพาผ่านจดุ เช่ือมตอ่ ไปยงั อปุ กรณจ์ ดั เสน้ ทาง (router) ใชโ้ พรโทคอลจดุ ตอ่ จดุ (Point to Point protocol : PPP)

เครือข่ายขนาดยอ่ ม (Piconet) • เครอื ข่ายขนาดย่อมหรอื เรยี กวา่ พิโคเนต็ (Piconet) เป็นเครอื ข่ายท่ีเกิดขนึ้ ระหวา่ งการเช่ือมตอ่ กนั ของ อปุ กรณบ์ ลทู ธู ตงั้ แต่ ๒ ตวั ขนึ้ ไป แตไ่ ม่เกิน ๘ ตวั ซง่ึ จะแบง่ ช่องสญั ญาณออกเป็น ๗๙ ช่องสญั ญาณ และสง่ ขอ้ มลู สลบั ชอ่ งไปมา ๑,๖๐๐ ครงั้ ตอ่ วินาที ทาํ ใหแ้ ตล่ ะพิโคเนต็ สามารถทาํ งานในพืน้ ท่ีเดยี วกนั ได้ โดยโอกาสใน การถกู รบกวนจากเครอื ข่ายอ่ืนท่ีอย่ใู กลม้ ีเพียงรอ้ ยละ ๑.๕ ทงั้ นีเ้ ครอื ข่ายบลทู ธู ไดอ้ อกแบบใหเ้ ครอ่ื งท่ีเป็นตวั แม่ ขา่ ยมีหนา้ ท่ีในการจดั การควบคมุ ลาํ ดบั การสง่ ขอ้ มลู ของอปุ กรณแ์ ตล่ ะตวั เพ่ือปอ้ งกนั การเกิดการชนกนั ของขอ้ มลู อนั เน่ืองมาจากการสง่ ขอ้ มลู พรอ้ มกนั บนช่องสญั ญาณเดยี วกนั

อตั ราเร็วในการแลกเปลี่ยนขอ้ มูล • ความเรว็ สงู สดุ พืน้ ฐานในการสง่ ขอ้ มลู ของแตล่ ะช่องสญั ญาณประมาณ ๑ เมกกะบิตตอ่ วนิ าที (Mbps) ทงั้ นี้ ความเรว็ ท่ีสง่ ไดจ้ รงิ อาจนอ้ ยกวา่ เน่ืองจากความเรว็ บางส่วนจะเสยี ไปจากการควบคมุ และจดั การการสง่ ขอ้ มลู นอกจากนีผ้ ใู้ ชใ้ นแตล่ ะพิโคเน็ต คงตอ้ งแบง่ ความสามารถในการสง่ ขอ้ มลู กนั ดว้ ย ทาํ ใหค้ วามสามารถในการสง่ ขอ้ มลู ลดลง

ประโยชนข์ อง Bluetooth • คอมพวิ เตอร์ กับ โทรศัพทม์ อื ถอื • หากเราตอ้ งเช่ือมตอ่ คอมพิวเตอรก์ บั อปุ กรณต์ ่างๆ ไม่วา่ จะเป็น ปรนิ้ เตอร์ คยี บ์ อรด์ เมา้ ท์ หรอื ลาํ โพง การเช่ือมตอ่ ในปัจจบุ นั สว่ นใหญ่จะใชส้ ายเคเบิล้ เป็นตวั เช่ือมตอ่ ทงั้ หมด (Serial และ USB) ซง่ึ อาจจะไมส่ ะดวกทงั้ ใน ดา้ นการใชส้ อย เคล่อื นยา้ ย และความเรยี บรอ้ ยตา่ งๆ แตห่ ากเครอ่ื ง PC มีอปุ กรณ์ Bluetooth ก็สามารถ ติอตอ่ เขา้ หากนั ไดโ้ ดยใชค้ ล่ืนแทนการใชส้ ายไฟเช่ือมตอ่ อปุ กรณต์ ่างๆ ทงั้ หมด ทงั้ การสง่ ไฟลภ์ าพ, เสยี ง, ขอ้ มลู อีกทงั้ ระบบเช่ือมตอ่ ผา่ น CSD และ GPRS บนโทรศพั ทม์ ือถือ ก็สามารถทาํ ไดโ้ ดยไม่จาํ เป็นตอ้ งใชส้ าย ซง่ึ จะ ช่วยลดความย่งุ ยาก อีกทงั้ ยงั เพ่ิมความสะดวกสบายในการทาํ งานมากขนึ้ ดว้ ย

โทรศพั ทม์ ือถือ กบั ชุดหูฟัง (Smalltalk) • ชดุ หฟู ัง หรอื Smalltalk อปุ กรณโ์ ทรศพั ทม์ ือถือท่ีผใู้ ชเ้ กือบทกุ คนตอ้ งมีใชก้ นั ซง่ึ ราคาเด๋ยี วนีม้ ีตงั้ แต่ 30-300 บาท ในดา้ นการใชง้ านบนเครอ่ื งโทรศพั ทม์ ือถือ หากเป็นชดุ หฟู ังแบบมีสาย ขอ้ จาํ กดั จะอย่ทู ่ี เราไมส่ ามารถเคล่อื น ตวั ไปไหนไดไ้ กลกวา่ ท่ีสายจะยาวถึง แลว้ ก็ตอ้ งคอยระวงั สายไม่ใหไ้ ปเก่ียวกบั ส่งิ ของตา่ งๆ บางทีอาจจะทาํ ใหส้ าย หลดุ ออกจากเครอ่ื งดว้ ย แตเ่ ม่ือนาํ Bluetooth มาแทนท่ีการใชง้ าน ก็น่าจะเพ่ิมความสะดวกและความ ปลอดภยั ในการใชม้ ือทงั้ สองขา้ งทาํ งานอยา่ งอ่ืนไปพรอ้ มๆ กนั ดว้ ย ทงั้ ในเวลาขบั รถ (ตอนนีก้ ฎหมายก็มีออก มาแลว้ เก่ียวกบั การใชโ้ ทรศพั ทม์ ือถือบนรถ) ขณะออกกาํ ลงั กาย หรอื ขณะปฏิบตั กิ ิจตา่ งๆ ก็สามารถขยบั ตวั ไป ไหนไดอ้ ย่างสะดวก แคห่ ยิบชดุ หฟู ังมาแนบหแู ลว้ เอาโทรศพั ทเ์ หนบ็ เอว เท่านีก้ ็คยุ ไดแ้ ลว้

บลูทูธในอนาคต • ในอนาคตใกล้ Bluetooth จะ◌ุ กลายเป็นระบบไรส้ ายมาตรฐานบนเครอ่ื งโทรศพั ทม์ ือถือ คอมพิวเตอร์ PDA โน็ตบ๊กุ รวมไปถงึ เครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ ตา่ งๆ และจะทาํ ใหต้ ลาดการส่อื สารเปล่ียนรูปแบบใหม่ จะมีการคน้ คิด วิจยั เพ่ิมมากขนึ้ ในการพฒั นาสินคา้ -บรกิ าร รวมถงึ การติดตอ่ ส่อื สารท่ีสามารถทาํ ไดอ้ ย่างสะดวกและรวดเรว็ ขนึ้ ซง่ึ ดเู หมือนวา่ ทกุ อยา่ งน่าจะไปไดส้ วย ดงั นนั้ Bluetooth จงึ เป็นเทคโนโลยีอนาคตท่ีน่าสนใจ

ขอ้ ดีและขอ้ เสียของการใชบ้ ลูทูธ • ขอ้ ดี (Strength) • 1. เพ่ิมความสะดวกสบายในการใชอ้ ปุ กรณอ์ ิเลค็ โทรนิคต่างๆ • 2. สามารถโอนถ่ายขอ้ มลู ตา่ งๆไดง้ ่ายและรวดเรว็ ขนึ้ • 3. ประหยดั ค่าใชจ้ ่ายในการสง่ ขอ้ มลู หรอื รูปภาพต่างๆ • 4. การใชบ้ ลู ทธู จะชว่ ยประหยดั เวลาในการตง้ั อปุ กรณต์ ่างๆ และสามารถเคล่อื นยา้ ยอปุ กรณไ์ ดง้ า่ ย

ขอ้ เสียของบลูทูธ • 1งา.คนวใานมแงบ่าบยทด่ีไามย่เใหนมกาาะรสโอมนถ่ายขอ้ มลู อาจทาํ ใหเ้ กิดอาชญากรรมเพ่ิมมากขนึ้ ไดถ้ า้ บคุ คลเหลา่ นนั้ นาํ บลู ทธู ไปใช้ • ก2.่อถใหา้ เม้ กีกิดาครวเปาิมดเบสลู ยี ทหธู าทยิง้ตไอ่วทน้ ราพันยอสา์ จินมแีกลละขมุ่ อ้บมคุ ลูคตลา่ ทง่ีไๆมไ่ปดร้ ะสงคด์ ปี ลอ่ ยตวั ไวรสั มาท่ีอปุ กรณอ์ ิเลค็ โทรนิคของเราไดซ้ ง่ึ • ข3.าดการใช้ Booth Headset และโทรศพั ทม์ ือถืออยา่ งเพลิดเพลนิ และความสะดวกสบาย อาจทาํ ใหผ้ ใู้ ช้ • ความระมดั ระวงั ได้ • 4. การสง่ ขอ้ มลู ทาง Bluetooth อาจทาํ ใหเ้ กิดการดกั ฟังหรอื การลกั ลอบขโมยขอ้ มลู ต่างๆไดถ้ งึ แมว้ า่ จะทาํ • ไดย้ ากก็ตาม



Zigbee เป็นเทคโนโลยีการสอื่ สารไร้สายท่ีออกแบบมาให้ ใชพ้ ลงั งานต่าแตส่ ่งข้อมูลได้ไกล ซ่ึงมันไดถ้ ูกนา่ มาใช้ใน IOT อยา่ ง แพร่หลาย เนื่องดว้ ยมีขอ้ ดีมากมายทา่ ใหเ้ ปน็ หนงึ่ ในทางเลอื กใน การสือ่ สารในระดับอตุ สาหกรรมดว้ ย ซกิ บเี นต็ เวริ ค์

Zigbee คอื มาตรฐาน IEEE 802.15.4 สามารถสร้างเครือขา่ ยสว่ นตัว โดย ใชค้ ล่ืนวิทยุดจิ ิตอล พลังงานต่า (WPAN) เหมาะส่าหรบั การส่งขอ้ มูลทม่ี ีแบนดว์ ธิ ตา่ ซิกบีเน็ตเวิร์ค นัน้ ถูกออกแบบมาโดยมวี ตั ถปุ ระสง่ คใ์ หใ้ ช้งานงา่ ย ประหยัด พลังงาน และ ราคาถกู กวา่ เครอื ขา่ ยสว่ นบคุ คลอื่นๆ เชน่ Bluetooth หรอื Wifi โดยทวั่ ไปแลว้ ซกิ บี จะทา่ งานบนคลนื่ วิทยสุ าธารณะส่าหรบั อตุ สาหกรรม (ISM Radio band) 2.4GHz และอตั ราการสง่ ถ่ายข้อมลู อยู่ท่ี 250 Kbit/s (ที่ 2.4Ghz) แต่ก็มบี างประเทศใช้ความถ่อี ่ืนเช่น 784Mhz, 868MHz, 915MHz เปน็ ต้น การสง่ ข้อมูลของ ซกิ บี น้นั มีระยะไกลมากกว่า 700เมตร (LOS)

คณุ สมบตั ขิ อง Zigbee Zigbee เป็นมาตรฐานของอปุ กรณ์ไรส้ าย ถกู ก่าหนดโดยกลมุ่ Zigbee Alliance ซึ่งเรม่ิ ก่อต้ังข้นึ เมอื่ ปี 2002 เพื่อใชค้ วบคมุ อปุ กรณ์ตา่ งๆ รอบตัวท่ใี ช้ในชวี ิตประจ่าวนั ในแบบไร้สายซงึ่ ไม่ ต้องการความเร็วสงู มากนัก เชน่ สวติ ซเ์ ปดิ ปิดแสงสว่าง ระบบควบคมุ อณุ หภมู หิ อ้ ง เปน็ ตน้ รวม ไปถึงใช้ในการรบั ค่าจาก Sensor ต่างๆ โดย Zigbee ถกู ออกแบบโดยมุ่งใหม้ คี ณุ ลกั ษณะดงั นี้ 1 เป็นเครือข่ายไรส้ ายในระยะใกล้ 2 ราคาไม่แพง 3 ติดต้ังง่าย สามารถประยกุ ตใ์ ชง้ านไดห้ ลากหลาย 4 สามารถรบั ส่งข้อมลู ไดโ้ ดยเช่ือมน่ั ในความถูกต้องได้ 5 ใชพ้ ลงั งานในการท่างานต่า

อปุ กรณ์ Zigbee มี 3 ประเภทประกอบด้วย 1. Full Function Device – Coordinator (Master) อุปกรณป์ ระเภทนจี้ ะมเี พยี งหน่งึ ตัวเท่านน้ั ในแต่ละ ซิกบีเน็ตเวริ ์ค มหี น้าทใี่ นการเก็บ ข้อมูลเก่ียวกับเครือข่ายและก่าหนดเส้นทางการส่งข้อมลู ทีเ่ หมาะสมที่สุดระหวา่ งโหนดของเครือขา่ ย

2. Full Function Device – Router (Slave) อปุ กรณป์ ระเภทน้ีจะทา่ หนา้ ทเี่ ปน็ โหนดกลาง และอยใู่ น Active Mode เพ่อื ท่าการถา่ ย โอน และสง่ ผา่ นข้อมลู ระหว่างอปุ กรณ์

3. Full Function Device – End Device (Slave) อุปกรณป์ ระเภทน้จี ะมฟี งั ก์ช่นั น้อย หนา้ ท่คี ือตดิ ตอ่ สอื่ สารถา่ ยโอนข้อมลู กับโหนดแม่ เทา่ น้ัน (Coordinator หรอื Router) ปรกตจิ ะอยใู่ น Sleep mode และไมส่ ามารถถ่ายโอนขอ้ มลู ผา่ นอปุ กรณ์อน่ื โดยตรงได้

ซกิ บีเนต็ เวิรค์ มีโทโพโลยี 3 แบบปรกติคอื Mesh, Star และ Cluster Tree โดย เปน็ เครือข่าย zigbeeNetwork แบบ master-slave เหมาะกบั การส่อื สารกันระหวา่ งอุปกรณ์ ท่สี ื่อสารกันไมบ่ อ่ ยนัก และสือ่ สารผ่านแพ็กเกต็ ขอ้ มูลขนาดเล็ก สามารถเช่อื มต่ออปุ กรณไ์ ด้ สงู สดุ 256 โหนด

ZigBeeNetwork Vs BluetoothNetwork ความแตกตา่ งคือ ซิกบี เนน้ การสอ่ื สารใน งานควบคมุ และระบบอตั โนมัติ สว่ น Bluetooth นน้ั เนน้ การเช่อื มต่อกับ Labtops, PDA’s นอกจากนี้ Zigbee ยงั มกี ารรับสอ่ งข้อมูลต่าและใชพ้ ลังงานนอ้ ยเหมาะกับอุปกรณ์ทมี่ กี าร รับสง่ ขอ้ มูลแพ็กเก็ตขนาดเลก็ ส่วน Bluetooth นนั้ มกี ารรบั ส่งขอ้ มลู ทีส่ งู และใช้พลังงานมาก เหมาะกับอุปกรณท์ ี่มกี ารรบั ส่งขอ้ มูลแพก็ เก็ตขนาดใหญ่ เมือ่ เทียบกนั แลว้ ซิกบจี ะรองรบั อปุ กรณไ์ ด้มากกวา่ และมรี ะยะในการเชอ่ื มต่อทไี่ กลกวา่ Bluetooth

ZigBeeNetwork Vs WifiNetwork ความแตกตา่ งคือ Wifi ใช้เพ่ือการเชื่อมตอ่ Wireless ระยะกลาง เหมาะกบั การสื่อสาร Peer-to-Peer แบบ Full/Half Duplex Network หากเปรยี บเทียบกันแล้ว ZigbeeNetwork รองรับการสอื่ สารทีห่ ลากหลายกวา่ ยกตัวอยา่ ง เช่น ad-hoc network topologies, such as mesh, star , cluster tree เปน็ ตน้ นอกจากนีย้ งั รองรับ Repeater ฟงั ก์ชนั่ ในระบบ Redundancy อีกดว้ ย

ตวั อยา่ งการใชง้ าน zigbee network จากไดอะแกรมพบว่ามีการรับค่าจากอปุ กรณ์ ต่างๆและสง่ ค่าผา่ น RS-485/Rs-232 จากน้นั ทา่ การสง่ ขอ้ มูลผา่ นเครอื ข่าย ซิกบี เพ่ือน่าไป แสดงผลบนหนา้ จอ หรือ ท่าการควบคุมอปุ กรณต์ า่ งๆ

โครงสร้างของ ZigBee จะแบ่งเปน็ layer ตา่ งๆ ดงั นี้ 1. Application layer เปน็ ชน้ั ทมี่ สี ว่ นของ Endpoint อยู่ เรียกว่า Application framework โดยมี ZigBee Device Object (ZDO) ทา่ หน้าที่ในการจดั การในการเข้าถงึ และใชง้ าน Application layer

2.Application support sub-layer ท่าหนา้ ทีใ่ นการสร้างเฟรมของ Application layer และทา่ หนา้ ท่ใี นการรับ-สง่ ขอ้ มูล รวมถงึ การจดั การด้านตา่ ง ๆ ทเ่ี กยี่ วขอ้ งกบั Application layer

3.Network layer ท่าหนา้ ทีใ่ นการ routing ขอ้ มูลต่างๆ จากต้นทางไปยังปลายทางท่อี าจอย่ภู ายใน เครอื ข่ายเดียวกัน หรือตา่ งเครือขา่ ยกัน

มาตรฐานของ Zigbee Zigbee เปน็ เทคโนโลยกี ารสอ่ื สารแบบไร้สายทถี่ ูกพัฒนาข้ึน ใหม้ จี ุดเดน่ กวา่ เทคโนโลยีไรส้ าย แบบอืน่ ๆ กล่าวคอื ราคาต่า ใชพ้ ลงั งานนอ้ ย จงึ สามารถติดตั้ง ไวไ้ ดน้ าน และสามารถสร้างเครอื ข่ายได้ ซงึ่ เหมาะกบั การใชง้ านด้านเซนเซอรไ์ ร้สาย ตรวจสอบ ต่าแหนง่ ของวัตถุ และตรวจสอบสภาพแวดล้อม โดยสามารถแสดงการเปรยี บเทียบ Zigbee กับเทคโนโลยีไร้สายแบบอืน่ ๆ ในด้านต่าง ๆ ได้

Zigbee ก่าหนด ยา่ นความถี่ใช้งานตามมาตรฐานไว้ 3 ย่านความถี่ คือ 1. ยา่ นความถ่ี 2.4 Ghz มี 16 ชอ่ งสัญญาณ อตั รารับส่งขอ้ มูล 250 Kbps 2. ย่านความถี่ 915 Ghz มี 10 ช่องสัญญาณ อัตรารับส่งข้อมลู 40 Kbps 3. ย่านความถี่ 868 Ghz มี 1 ช่องสญั ญาณ อัตรารบั ส่งข้อมูล 20 Kbps

ส่าหรบั Key ที่ใชใ้ นระบบ Zigbee นน้ั มี 3 ประเภท ซง่ึ มวี ธิ ใี ช้แตกต่าง กันออกไป ดังนี้ 1. Master Keys เปน็ Key รว่ มเพอื่ ใชส้ ร้าง Link Keys ท่จี ะใช้เข้ารหัสระหวา่ ง Zigbee 2 Nodes 2. Network Keys เป็น Key ท่ีใชเ้ ข้ารหัสขอ้ มลู ในระดับ Network Layer ของ Zigbee Network โดย Zigbee ทกุ Node จะใช้ Key เดียวกนั จดุ ประสงค์ของ Network Keys เพ่ือใช้ ปกป้องความลับของ Zigbee Network จากภายนอก 3. Link Keys เปน็ key ท่ใี ชใ้ นการเขา้ รหสั เพ่อื ส่งขอ้ มลู โดยจะใชใ้ นการรกั ษา ความลับของ การสง่ ข้อมูลระหวา่ ง Node 2 Node ซึ่งอย่ภู ายในเครือข่าย Zigbee Network เดยี วกัน



การสง่ ขอ้ มูลแบบ Serial ด้วย Zigbee Module Zigbee Module ที่เลอื กใช้นสี้ ามารถท าหน้าที่เป็น DCE เพือ่ ให้ DTE ทง้ั สองฝง่ั สามารถ ติดตอ่ กนั ได้ เสมือนกับว่า DTE ทง้ั สองฝง่ั ติดต่อกันด้วย สาย Serial โดยตรง

การเชื่อมตอ่ Microcontroller 2 ตัว โดยใช้Zigbee Module เปน็ การเช่ือมตอ่ Microcontroller 2 ตัวเพ่อื สง่ ขอ้ มูลถึงกัน โดยใช้ Zigbee Module ในการส่งผ่าน ขอ้ มลู ไปยงั ปลายทางแบบไร้สาย ในการเชือ่ มต่ออย่างงา่ ยทส่ี ุดนนั้ เพียงเช่อื มต่อ PIN Data In, Data Out, Clear To Send, Request To Send จาก Microcontroller เขา้ กบั Zigbee Module ฝั่ง ตนเอง ก็พร้อมท่ีส่งขอ้ มลู ผ่าน Zigbee Module ได้ แลว้ อย่างไรกต็ าม ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่า Microcontroller รนุ่ ที่ใช้นั้น ส่งสัญญาณ Data ออกมาในระดับเดยี วกับท่ี Zigbee รบั ได้ เพือ่ ปอ้ งกนั ความเสยี หายทีจ่ ะเกดิ กับ Zigbee Module

กลไกการรกั ษาความปลอดภัยของซกิ บี (Zigbee) ซกิ บีควบคุมความปลอดภัยในการส่งข้อมลู ผ่าน hop โดยใชค้ วามปลอดภัย ของ MAC data frame แต่ถา้ เปน็ การสง่ แบบ multi-hop ซกิ บีจะใชค้ วามปลอดภัย จากเลเยอร์ชั้นบนๆ (เช่น ชน้ั NWK) ชัน้ MAC ใช้มาตรฐานการเขา้ รหัสขั้นสูง (AES) โดยใช้อัลกอรทิ มึ Cryptographic และจัดท่าเป็น security suite โดยใช้อลั กอริทึม AES ใน suite นจี้ ะป้องกนั ความลบั มีความถูกตอ้ งและตรวจสอบความเป็นเจ้าของ ไวก้ บั MAC frame ชน้ั MAC ไม่มีกระบวนการทา่ Security โปรโตคอลช้ันบนจะมี หน้าท่ีต้งั คา่ คีย์และก่าหนดระดับความปลอดภยั ที่จะใช้เพอื่ ควบคุม

2 Outline หลกั การทางานของไฟรว์ อลล์ โปรโตคอล TCP/IP โปรโตคอลในระดบั แอพพลเิ คชนั โปรโตคอลในระดับทรานสปอร์ต โปรโตคอลในระดบั เน็ตเวริ ค์

3 หลกั การทางานของไฟร์วอลล์ เมอ่ื เปรยี บเทียบการรกั ษาความปลอดภัยด้านกายภาพ ไฟร์ วอลลเ์ ปรียบเสมอื นการล็อคประตู มีการใช้บัตรผ่านเขา้ ออก มียามเฝ้าทางเข้าออก หน้าท่ีหลักมสี องแบบคือ 1) กรองทราฟฟกิ ทว่ี ิ่งเข้ามายัง เครือข่ายจากภายนอก 2) ควบคมุ การใชง้ านของคอมพวิ เตอร์ ภายในเครือข่ายทต่ี อ้ งการตดิ ตอ่ กับภายนอก

4 หลักการทางานของไฟร์วอลล์ [2] หากไม่มไี ฟรว์ อลลก์ ็เปรียบเสมอื นการเปดิ ประตูบ้านทิ้งไว้ การติดตงั้ ไฟรว์ อลลจ์ ะเปน็ การเพ่ิมความยุ่งยากให้กบั ผบู้ กุ รุก การลงทนุ กับไฟรว์ อลล์ควรสัมพนั ธก์ บั ความเสียหายทอี่ าจ เกดิ ขึ้นหากการโจมตีสาเรจ็

5 รปู แบบการเช่อื มตอ่ เนต็ เวริ ค์ ไฟรว์ อลล์

6 โปรโตคอล TCP/IP กอ่ นที่จะกล่าวถงึ รายละเอยี ดของไฟร์วอลล์ตา่ งๆน้นั จาเป็นทีจ่ ะตอ้ งทบทวนหลักการทางานของโปรโตคอล TCP/IP กอ่ น เพราะไฟร์วอลล์จะใชข้ อ้ มูลจากแพค็ เกต็ แล้วพิจารณาวา่ จะอนญุ าตให้แพ็คเกต็ นผี้ า่ นไปไดห้ รือไม่

7 เปรียบเทียบระหวา่ ง TCP/IP กับ OSI

8 การสง่ ข้อมลู ในโปรโตคอล TCP/IP

9 โปรโตคอล TCP/IP [2] การทาความเข้าใจกระบวนการสอ่ื สารกอ่ นกเ็ พือ่ ทีจ่ ะเข้าใจ หลกั การทางานของไฟรว์ อลลใ์ นขนั้ ต่อไป ไฟร์วอลล์จะต้องเขา้ ถึงและวเิ คราะห์ขอ้ มลู ในสว่ นเฮดเดอรใ์ น แตล่ ะเลเยอร์ เพื่อพจิ ารณาในการอนญุ าตสง่ ผา่ นแพ็คเก็ต ไฟร์วอลล์ส่วนใหญ่จะพจิ ารณาเฮดเดอรใ์ นเลเยอร์ที่ 3 (เนต็ เวริ ์คเลเยอร์) แต่มีบางประเภททใ่ี ชข้ ้อมูลในเลเยอรท์ ี่ 4-7

10 โปรโตคอลในระดบั แอพพลเิ คชัน เปน็ โปรโตคอลในระดบั ชัน้ บนสดุ ท่รี บั ผิดชอบฟอรแ์ มต ของข้อมูลที่รับ-ส่ง เปน็ ต้น โปรโตคอลที่ใช้งานบ่อยๆ เชน่ DNS, HTTP, HTTPS, SMTP, POP, IMAP,SNMP, FTP เป็นตน้

11 โปรโตคอลในระดับแอพพลเิ คชัน : DNS DNS (Domain Name System) ทาหน้าทีค่ ล้ายสมดุ โทรศพั ท์ เมอื่ ต้องการส่อื สารกบั คอมพวิ เตอรเ์ คร่ืองอื่นในเครอื ข่าย คอมพวิ เตอร์จะทาการสอบถาม IP เครอื่ งท่ตี อ้ งการไปที่ DNS Server หาก DNS Server ไม่มีขอ้ มลู ของโดเมนหรอื โฮสต์ทถี่ กู รอ้ งขอ กจ็ ะทาการคน้ หาข้อมูลมาให้โดยอาจร้องขอไปยงั เซริ ฟ์ เวอรอ์ ืน่ กไ็ ด้

12 โปรโตคอลในระดับแอพพลเิ คชัน : HTTP เป็นโปรโตคอลในการรบั ส่งไฟล์ HTML ที่เปน็ ภาษาในการ แสดงเว็บเพจ หรือ WWW WWW แอพพลิเคชันทางานแบบไคลเอนต/์ เซิรฟ์ เวอร์ คือ จะมโี ฮสต์หนึง่ ทางานเป็นเซิรฟ์ เวอร์ เรยี กว่า Web Server ทาหนา้ ท่ีใหบ้ ริการเวบ็ สว่ นไคลเอนต์จะใชโ้ ปรแกรม Web Browser ในการร้องขอ HTML และแสดงผลให้กับผูใ้ ช้

13 โปรโตคอลในระดบั แอพพลิเคชนั : HTTPS เป็นโปรโตคอล HTTP ทพ่ี ัฒนาเพ่อื ให้สามารถเข้ารหสั ได้ รายละเอยี ดไดก้ ลา่ วเอาไว้แล้วในบทท่ี 5 เรอ่ื ง Web Security

14 โปรโตคอลในระดบั แอพพลิเคชนั : SMTP SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) ทาหน้าท่สี ่ง อีเมลจากเมลเซิร์ฟเวอรข์ องผู้ส่งไปยงั เมลเซิรฟ์ เวอร์ของ ผูร้ บั

15 โปรโตคอลในระดบั แอพพลเิ คชัน : POP POP (Post Office Protocol) เป็นโปรโตคอลที่ใช้ในเมล ไคลเอนต์ เชน่ Outlook ทาหนา้ ทดี่ งึ อเี มลจากเมล เซิร์ฟเวอรม์ าเกบ็ เอาไว้ในเครือ่ งไคลเอนต์ของผ้ใู ช้ ปัจจุบันเปน็ เวอร์ชนั 3 (POP3)

16 โปรโตคอลในระดบั แอพพลเิ คชัน : IMAP IMAP (Internet Message Access Protocol) เปน็ โปรโตคอลที่ใชส้ าหรับจัดการเมลบอ็ กซ์ ถกู คิดคน้ มาเพ่อื แกป้ ัญหาของ POP3 ที่ทาหนา้ ทีแ่ คอ่ า่ น เมลหรอื ลบเมลเท่าน้ัน IMAPมฟี เี จอรต์ า่ งๆเพิม่ ขึน้ มามากมาย เชน่ สรา้ งโฟลเดอร์เพ่ือจัดเก็บเมลได้ เก็บรายละเอียดวา่ เมลได้ ถกู เปดิ อา่ นไปแลว้ หรอื ยงั เป็นต้น

17 Mail System Architecture

18 โปรโตคอลในระดับแอพพลเิ คชนั : SNMP SNMP (Simple Network Management Protocol) ใช้ แลกเปล่ยี นข้อมลู เก่ยี วกับการจดั การเครอื ขา่ ยระหวา่ งอปุ กรณ์ ต่างๆ ชว่ ยใหผ้ ดู้ ูแลระบบสามารถจัดการระบบเครือขา่ ยไดอ้ ย่างมี ประสิทธภิ าพ รวมไปถงึ ชว่ ยในการวิเคราะหป์ ญั หาทเ่ี กดิ ข้นึ ภายในระบบดว้ ย สามารถดูข้อมูลเพิม่ เตมิ ได้ที่ https://www.manageengine.com/network- monitoring/what-is-snmp.html#typical-snmp- communication

19 โปรโตคอลในระดบั แอพพลิเคชัน : FTP FTP (File Transfer Protocol) ใช้สาหรับถ่ายโอนไฟล์ ระหวา่ ง 2 เครือ่ ง มกี ารยืนยันสทิ ธ์ิของผใู้ ชโ้ ดยการกรอก Username และ Password เพอ่ื สรา้ งการเชอื่ มตอ่ ระหว่างเซิรฟ์ เวอรแ์ ละ ไคลเอนต์ ให้สามารถดาวน์โหลดหรืออัพโหลดไฟลไ์ ด้