Netzwerkerkennung und -formation

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Thread-Netzwerke

Thread-Netzwerke werden durch drei eindeutige Kennungen identifiziert:

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

Ein Thread-Netzwerk kann beispielsweise die folgenden Kennzeichnungen haben:

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

Beim Erstellen eines neuen Thread-Netzwerks oder der Suche nach einem vorhandenen Thread-Netzwerk führt ein Thread-Gerät einen aktiven Scan für 802.15.4-Netzwerke innerhalb des Radiobereichs durch:

  1. Das Gerät sendet eine 802.15.4-Beacon-Anfrage für einen bestimmten Kanal.
  2. Dann wird von allen Routern oder Routern, die für Geräte geeignet sind (REED), im Bereich ein Beacon gesendet, das ihre Thread-Netzwerk-PAN, 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 zu einem vorhandenen Netzwerk hinzugefügt oder ein neues erstellt werden, wenn keine Netzwerke gefunden werden.

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

Bei der Linkkonfiguration wird MLE für Folgendes verwendet:

  • Links zu Geräten in der Nähe finden
  • Qualität von Links zu Geräten in der Nähe bestimmen
  • Verknüpfungen mit benachbarten Geräten herstellen
  • Linkparameter (Gerätetyp, Frame-Zähler, Zeitüberschreitung) mit Peers verhandeln

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

  • Führende Daten (Leader-RLOC, Partitions-ID, Partitionsgewichtung)
  • Netzwerkdaten (Mesh-Präfixe, automatische Konfiguration von Adressen, spezifischere Routen)
  • Verbreitung von Routen

Die Routenverteilung in Thread ähnelt dem Routing Information Protocol (RIP), einem Entfernungsvektor-Routingprotokoll.

Neues Netzwerk erstellen

Wenn das Gerät ein neues Netzwerk erstellt, wird der am wenigsten ausgelastete Kanal ausgewählt und eine PAN, die nicht von anderen Netzwerken verwendet wird. Es wird dann ein Router und wählt sich selbst als Leader aus. Dieses Gerät sendet MLE-Werbenachrichten an andere Geräte 802.15.4, um sie über den Verknüpfungsstatus zu informieren, und antwortet auf Beacon-Anfragen von anderen Thread-Geräten, die einen aktiven Scan ausführen.

Einem bestehenden Netzwerk beitreten

Wenn sich das Gerät für den Beitritt zu einem vorhandenen Netzwerk entscheidet, konfiguriert es die Kanäle, die PAN, die XPAN-ID und den Netzwerknamen so, dass sie mit der des Zielnetzwerks per Thread-Provision in Einklang stehen. Anschließend wird der MLE-Attach-Prozess durchlaufen, um die Datei als untergeordnetes Element (Endgerät) anzuhängen. Dieser Vorgang wird für untergeordnete und übergeordnete Links verwendet.

  1. Das untergeordnete Element sendet eine Multicast-Übergeordnete Anfrage an alle benachbarten Router und REEDs im Zielnetzwerk.
  2. Alle benachbarten Router und REEDs (wenn die übergeordnete Anfragescan-Maske eine REED enthält) senden Elternantworten mit Informationen über sich selbst.
  3. Das untergeordnete Element wählt ein übergeordnetes Gerät aus und sendet eine Anfrage-ID an dieses Gerät.
  4. Der übergeordnete Publisher sendet eine untergeordnete ID-Antwort, um die Verknüpfung zu bestätigen.

1. Übergeordnete Anfrage

Eine übergeordnete Anfrage ist eine Multicast-Anfrage vom angehängten Gerät, die verwendet wird, um benachbarte Router und zulässige Geräte (Router REEDs) im Zielnetzwerk zu finden.

OT MLE – Elternanfrage anhängen
Inhalt der Anfrage für Eltern
Mode Beschreibt das Befestigungsgerät
Challenge Testet die Aktualität der übergeordneten Antwort, um Angriffe durch erneute Wiedergabe zu verhindern
Maske scannen Beschränkt die Anfrage auf Router oder sowohl auf Router als auch auf REEDs

2. Antwort der Eltern

Eine übergeordnete Antwort ist eine Unicast-Antwort auf eine übergeordnete Anfrage, die Informationen zu einem Router oder REED zum Anhangsgerät enthält.

OT MLE Antwort der Eltern anhängen
Inhalt der Elternantwort
Version Thread-Protokollversion
Antwort Kopie der Anfrage zur übergeordneten Anfrage
Link-Frame-Zähler 802.15.4 Frame-Zähler auf dem Router/REED
MLE-Frame-Zähler MLE-Frame-Zähler auf dem Router/REED
Quelladresse RLOC16 des Routers/REED
Link-Marge Empfangsqualität des Routers/REED
Konnektivität Beschreibt die Verbindungsebene des Routers/REED.
Daten von Führungskräften Informationen zum Router/REED-Leader
Challenge Testet die Aktualität der untergeordneten ID, um Angriffe durch Wiederholungen zu verhindern

3. Untergeordnete ID-Anfrage

Eine Anfrage für eine untergeordnete ID ist eine Unicast-Anfrage vom angehängten Gerät (Child), die an den Router oder die REED (Parent) gesendet wird, um eine Verknüpfung zwischen untergeordnetem und übergeordnetem Element herzustellen. Wird die Anfrage an ein REED gesendet, wird ein Upgrade auf einen Router durchgeführt, bevor die Anfrage akzeptiert wird.

OT MLE Anfrage zum Anhängen von untergeordneter ID
Inhalt der Anfrage-ID der untergeordneten ID
Version Thread-Protokollversion
Antwort Kopie der Antwort der Eltern
Link-Frame-Zähler 802.15.4 Frame-Zähler für das untergeordnete Element
MLE-Frame-ZählerMLE-Frame-Zähler für das untergeordnete Element
Mode Beschreibt das Kind
Zeitlimit Dauer der Inaktivität, bevor der übergeordnete Partner das Kind entfernt.
Adressregistrierung (nur MEDs und SEDs) IPv6-Adressen registrieren

4. Antwort der untergeordneten ID

Eine Antwort der untergeordneten ID ist eine Unicast-Antwort des übergeordneten Elements, die an das untergeordnete Element gesendet wird, um zu bestätigen, dass ein untergeordneter übergeordneter Link eingerichtet wurde.

OT MLE – Antwort der untergeordneten ID anhängen
Antwortinhalt der Kinder-ID-Antwort
Quelladresse Eltern RLOC16
Adresse 16 Untergeordneter RLOC16
Daten von Führungskräften Informationen zum übergeordneten Element (RLOC, Partition-ID, Partitionsgewichtung)
Netzwerkdaten Informationen zum Thread-Netzwerk (Mesh-Präfixe, automatische Konfiguration von Adressen, spezifischere Routen)
Route (nur REED) Verbreitung von Routen
Zeitlimit Dauer der Inaktivität, bevor der übergeordnete Partner das Kind entfernt.
Adressregistrierung (nur MEDs und SEDs) Registrierte Adressen bestätigen

Zusammenfassung

Was Sie gelernt haben:

  • Ein Thread-Gerät führt einen aktiven Scan für vorhandene Netzwerke durch
  • Thread verwendet Mesh Link Stellung, um Links zu konfigurieren und Informationen über Netzwerkgeräte zu verbreiten
  • MLE-Werbenachrichten informieren andere Thread-Geräte über das Netzwerk und den Verknüpfungsstatus eines Geräts
  • Durch den MLE-Anhang wird eine Verknüpfung zwischen über- und untergeordneten Elementen festgelegt.

Wissenstest

Mit welcher Kennung wird ein Thread-Netzwerk nicht identifiziert?
Eine 2-Byte-Personal Area Network-ID (PAN-ID).
Falsch. Ein Thread-Netzwerk wird teilweise durch eine PAN-ID identifiziert.
Eine 8-Byte-Erweiterte ID für Personal Area (XPAN).
Falsch. Ein Thread-Netzwerk wird teilweise durch eine XPAN-ID identifiziert.
Ein für Menschen lesbarer Name des Netzwerks.
Falsch. Ein Thread-Netzwerk wird teilweise durch einen für Menschen lesbaren Netzwerknamen identifiziert.
Eine 32-stellige SSID.
Korrekt. Im Gegensatz zu einem 802.11-WLAN-Netzwerk wird bei Thread-Netzwerkkennungen keine SSID verwendet.
Wofür werden Anfragen von Eltern verwendet?
Um benachbarte Router und infrage kommende Endgeräte (Router REEDs) im Zielnetzwerk zu finden.
Korrekt. Ein übergeordnetes Ersuchen wird von einem Gerät ausgegeben, das versucht, eine Verbindung mit einem Netzwerk herzustellen.
Um bekanntzugeben, dass ein Router ein übergeordneter Elternteil wird
Falsch. Ein Router initiiert keine übergeordnete und untergeordnete Beziehung zu einem anderen Netzwerkgerät. Stattdessen wählt ein Netzwerkgerät einen Router aus, der sein untergeordnetes Gerät wird.
So fordern Sie an, dass ein Router, der für die entsprechenden Geräte infrage kommt, zu einem Router gewechselt wird.
Falsch.
Welche Art von Adresse wird von einer übergeordneten Anfrage verwendet?
Unicast
Falsch.
Anycast
Falsch.
Multicast
Korrekt.
übertragen
Falsch.
Welche Geräteklassifizierung gilt, wenn ein Gerät zum ersten Mal an ein Thread-Netzwerk angehängt wird?
Kind (Endgerät)
Korrekt. Ein Gerät, das einem Thread-Netzwerk beitritt, startet in diesem Netzwerk immer als Endgerät.
FTD (Full-Thread-Gerät)
Falsch.
REED (Router-fähiges Endgerät)
Falsch.