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Netzwerkerkennung und -bildung

Thread-Netzwerke

Thread-Netzwerke werden durch drei eindeutige Kennungen identifiziert:

  • 2-Byte-Personal Area Network-ID (PAN-ID)
  • Erweiterte 8-Byte-Netzwerk-ID für den persönlichen Bereich (XPAN-ID)
  • Ein für Menschen lesbarer Netzwerkname

Beispielsweise kann ein Thread-Netzwerk die folgenden Bezeichner haben:

Kennung Wert
PAN ID 0xBEEF
XPAN ID 0xBEEF1111CAFE2222
Netzwerkname yourThreadCafe
OT Active Scan

Wenn Sie ein neues Thread-Netzwerk erstellen oder nach einem vorhandenen suchen, dem Sie beitreten möchten, führt ein Thread-Gerät einen aktiven Scan für 802.15.4-Netzwerke in Funkreichweite durch:

  1. Das Gerät sendet eine 802.15.4-Beacon-Anforderung auf einem bestimmten Kanal.
  2. Im Gegenzug senden alle Router oder Router Eligible End Devices (REEDs) in Reichweite ein Beacon, das ihre Thread-Netzwerk-PAN-ID, XPAN-ID und ihren Netzwerknamen enthält.
  3. Das Gerät wiederholt die beiden vorherigen Schritte für jeden Kanal.

Sobald ein Thread-Gerät alle Netzwerke in Reichweite erkannt hat, kann es entweder eine Verbindung zu einem vorhandenen Netzwerk herstellen oder ein neues erstellen, wenn keine Netzwerke erkannt werden.

Thread verwendet das MLE-Protokoll (Mesh Link Establishment), um Links zu konfigurieren und Informationen über das Netzwerk an Thread-Geräte zu verbreiten.

In der Verbindungskonfiguration wird MLE verwendet, um:

  • Entdecken Sie Links zu benachbarten Geräten
  • Bestimmen Sie die Qualität der Verbindungen zu benachbarten Geräten
  • Stellen Sie Verbindungen zu benachbarten Geräten her
  • Verhandeln Sie Verbindungsparameter (Gerätetyp, Frame-Zähler, Timeout) mit Peers

MLE verbreitet die folgenden Arten von Informationen an Geräte, die Links herstellen möchten:

  • Leader-Daten (Leader-RLOC, Partitions-ID, Partitionsgewicht)
  • Netzwerkdaten (On-Mesh-Präfixe, automatische Adresskonfiguration, spezifischere Routen)
  • Routenausbreitung

Die Routenausbreitung in Thread funktioniert ähnlich wie das Routing Information Protocol (RIP), ein Distanzvektor-Routing-Protokoll.

Erstellen Sie ein neues Netzwerk

Wenn das Gerät ein neues Netzwerk erstellt, wählt es den am wenigsten ausgelasteten Kanal und eine PAN-ID aus, die von anderen Netzwerken nicht verwendet werden, wird dann zum Router und wählt sich selbst zum Leader. Dieses Gerät sendet MLE-Ankündigungsnachrichten an andere 802.15.4-Geräte, um sie über den Verbindungsstatus zu informieren, und antwortet auf Beacon-Anforderungen anderer Thread-Geräte, die einen aktiven Scan durchführen.

Treten Sie einem bestehenden Netzwerk bei

Wenn sich das Gerät für den Beitritt zu einem vorhandenen Netzwerk entscheidet, konfiguriert es seinen Kanal, seine PAN-ID, seine XPAN-ID und seinen Netzwerknamen so, dass sie mit der des Zielnetzwerks über die Thread-Inbetriebnahme übereinstimmen, und durchläuft dann den MLE-Anhängeprozess, um eine Verbindung als untergeordnetes Gerät (Endgerät) herzustellen ). Dieser Prozess wird für Child-Parent-Links verwendet.

  1. Das Kind sendet eine übergeordnete Multicast- Anforderung an alle benachbarten Router und REEDs im Zielnetzwerk.
  2. Alle benachbarten Router und REEDs (wenn die übergeordnete Anforderungsscanmaske REEDs enthält) senden übergeordnete Antworten mit Informationen über sich selbst.
  3. Das Kind wählt ein übergeordnetes Gerät aus und sendet eine Kind-ID-Anfrage an dieses.
  4. Der Elternteil sendet eine Antwort auf die Kinder-ID , um den Verbindungsaufbau zu bestätigen.

1. Elternanfrage

Eine übergeordnete Anforderung ist eine Multicast-Anforderung vom anschließenden Gerät, mit der benachbarte Router und REEDs (Router Eligible End Devices) im Zielnetzwerk erkannt werden.

OT MLE Übergeordnete Anforderung anhängen
Inhalt der übergeordneten Anforderungsnachricht
Modus Beschreibt das Anschlussgerät
Herausforderung Testet die Aktualität der übergeordneten Antwort, um Wiederholungsangriffe zu verhindern
Scan-Maske Beschränkt die Anforderung nur auf Router oder sowohl auf Router als auch auf REEDs

2. Antwort der Eltern

Eine übergeordnete Antwort ist eine Unicast-Antwort auf eine übergeordnete Anforderung, die dem anschließenden Gerät Informationen zu einem Router oder REED bereitstellt.

OT MLE Übergeordnete Antwort anhängen
Inhalt der übergeordneten Antwortnachricht
Ausführung Thread-Protokollversion
Antwort Kopie der Parent Request Challenge
Link Frame Counter 802.15.4 Frame Counter auf dem Router / REED
MLE Frame Counter MLE-Frame-Zähler am Router / REED
Quelladresse RLOC16 des Routers / REED
Link Margin Empfangssignalqualität des Routers / REED
Konnektivität Beschreibt den Konnektivitätsgrad des Routers / REED
Leader-Daten Informationen zum Leader des Routers / REED
Herausforderung Testet die Aktualität der untergeordneten ID-Anforderung, um Wiederholungsangriffe zu verhindern

3. Anforderung eines Kinderausweises

Eine untergeordnete ID-Anforderung ist eine Unicast-Anforderung vom anhängenden Gerät (untergeordnet), die an den Router oder REED (übergeordnet) gesendet wird, um eine untergeordnete übergeordnete Verbindung herzustellen. Wenn die Anforderung an ein REED gesendet wird, aktualisiert sie sich selbst auf einen Router, bevor sie die Anforderung akzeptiert.

OT MLE Child ID Request anhängen
Inhalt der untergeordneten ID-Anforderungsnachricht
Ausführung Thread-Protokollversion
Antwort Kopie der Parent Response Challenge
Link Frame Counter 802.15.4 Frame Counter für das Kind
MLE Frame Counter MLE-Rahmenzähler für das Kind
Modus Beschreibt das Kind
Auszeit Inaktivitätsdauer, bevor der Elternteil das Kind entfernt
Adressregistrierung (nur MEDs und SEDs) Registrieren Sie IPv6-Adressen

4. Antwort der untergeordneten ID

Eine Child-ID-Antwort ist eine Unicast-Antwort des Elternteils, die an das Kind gesendet wird, um zu bestätigen, dass eine Kind-Eltern-Verbindung hergestellt wurde.

OT MLE Child ID-Antwort anhängen
Inhalt der untergeordneten ID-Antwortnachricht
Quelladresse RLOC16 der Eltern
Adresse16 RLOC16 des Kindes
Leader-Daten Informationen zum Anführer der Eltern (RLOC, Partitions-ID, Partitionsgewicht)
Netzwerkdaten Informationen zum Thread-Netzwerk (On-Mesh-Präfixe, automatische Adresskonfiguration, spezifischere Routen)
Route (nur REED) Routenausbreitung
Auszeit Inaktivitätsdauer, bevor der Elternteil das Kind entfernt
Adressregistrierung (nur MEDs und SEDs) Registrierte Adressen bestätigen

Rekapitulieren

Was du gelernt hast:

  • Ein Thread-Gerät führt einen aktiven Scan für vorhandene Netzwerke durch
  • Thread verwendet Mesh Link Establishment, um Links zu konfigurieren und Informationen über Netzwerkgeräte zu verbreiten
  • MLE-Ankündigungsnachrichten informieren andere Thread-Geräte über das Netzwerk und den Verbindungsstatus eines Geräts
  • Der MLE-Attach-Prozess stellt Child-Parent-Links her