Thread-Netzwerke
Thread-Netzwerke werden durch drei eindeutige Kennungen identifiziert:
- 2-Byte-Netzwerk-ID (Personal Area Network ID)
- 8-Byte-Netzwerk-ID (Extended Personal Area Network) (XPAN)
- Ein für Menschen lesbarer Netzwerkname
Ein Thread-Netzwerk kann beispielsweise die folgenden Kennungen haben:
| Kennung | Wert |
|---|---|
| PAN | 0xBEEF |
| XPAN-ID | 0xBEEF1111CAFE2222 |
| Netzwerkname | yourThreadCafe |
Wenn Sie ein neues Thread-Netzwerk erstellen oder nach einem vorhandenen Netzwerk suchen möchten, über das ein Thread verbunden werden soll, führt ein Thread-Gerät einen aktiven Scan für 802.15.4-Netzwerke innerhalb des Funkbereichs aus:
- Das Gerät sendet eine 802.15.4-Beacon-Anfrage an einen bestimmten Kanal.
- Im Gegenzug senden alle Router oder berechtigten Endnutzer (REEDs) im Bereich ein Beacon, das ihre PAN-ID, XPAN-ID und Netzwerkname für das Thread-Netzwerk enthält.
- Das Gerät wiederholt die vorherigen beiden Schritte für jeden Kanal.
Sobald ein Thread-Gerät alle Netzwerke in Reichweite erkannt hat, kann es entweder an ein vorhandenes Netzwerk angehängt oder ein neues erstellt werden, wenn keine Netzwerke gefunden werden.
Mesh-Link einrichten
Thread verwendet das Mesh-Link-Einrichtungsprotokoll (MLE), um Links zu konfigurieren und Informationen über das Netzwerk an Thread-Geräte zu verteilen.
Bei der Verknüpfungskonfiguration wird MLE für Folgendes verwendet:
- Links zu Geräten in der Nähe entdecken
- Qualität der Links zu benachbarten Geräten bestimmen
- Links zu benachbarten Geräten einrichten
- Linkparameter (Gerätetyp, Frame-Zähler, Zeitlimit) mit ähnlichen Publishern verhandeln
MLE verbreitet die folgenden Arten von Informationen an Geräte, die Links erstellen möchten:
- Leader-Daten (Leader-RLOC, Partitions-ID, Partitionsgewichtung)
- Netzwerkdaten (Präfixe mit Mesh-Netzwerk, automatische Adresskonfiguration, spezifischere Routen)
- Routenverteilung
Die Routenverteilung in Thread ähnelt dem Routing Information Protocol (RIP), einem Entfernungsvektorroutingprotokoll.
Neues Netzwerk erstellen
Wenn das Gerät ein neues Netzwerk erstellt, wählt es den Kanal mit dem geringsten Traffic und eine PAN aus, die nicht von anderen Netzwerken verwendet wird. Anschließend wird er zum Router und wählt sich als Leader aus. Dieses Gerät sendet MLE-Werbenachrichten an andere 802.15.4-Geräte, 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 das Gerät einem vorhandenen Netzwerk beitreten möchte, werden dessen Kanal, PAN, XPAN-ID und Netzwerkname so konfiguriert, dass es mit der des Zielnetzwerks über die Thread-Provision übereinstimmt. Anschließend wird der MLE-Anhängenprozess als untergeordnetes Gerät (Endgerät) angehängt. Dieser Prozess wird für Verknüpfungen mit über- und untergeordneten Elementen verwendet.
- Das untergeordnete Element sendet eine Multicast-Parent-Anfrage an alle benachbarten Router und REEDs im Zielnetzwerk.
- Alle benachbarten Router und REEDs (wenn die übergeordnete Anfragescan-Maske REEDs enthält) senden Elternantworten mit Informationen über sich selbst.
- Der untergeordnete Partner wählt ein übergeordnetes Gerät aus und sendet eine Anfrage zur Kinder-ID an das Gerät.
- Das übergeordnete Element sendet eine Antwort für eine untergeordnete ID, um die Verknüpfung herzustellen.
1. Anfrage eines Elternteils
Eine übergeordnete Anfrage ist eine Multicast-Anfrage vom angeschlossenen Gerät, die verwendet wird, um benachbarte Router und teilnahmeberechtigte Endgeräte im Router zu erkennen.
| Inhalt der Elternanfrage | |
|---|---|
| Mode | Beschreibt das entsprechende Gerät |
| Challenge | Testet die Aktualität der übergeordneten Antwort, um Angriffe auf die Wiedergabe zu verhindern |
| Maske scannen | Beschränkt die Anfrage auf Router oder sowohl auf Router als auch auf REEDs |
2. Antwort eines Elternteils
Eine übergeordnete Antwort ist eine Unicast-Antwort auf eine übergeordnete Anfrage, die Informationen zum Router oder REED an das angeschlossene Gerät liefert.
| Inhalt der Antwortnachricht der Eltern | |
|---|---|
| Version | Thread-Protokollversion |
| Antwort | Kopie der Herausforderung für Eltern |
| 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 Konnektivitätsstufe des Routers/REED |
| Leader-Daten | Informationen zum Leiter des Routers/REED |
| Challenge | Testet die Aktualität der Anfrage für eine untergeordnete ID, um Angriffe auf die Wiedergabe zu verhindern |
3. Anfrage für eine untergeordnete ID
Eine Child-ID-Anfrage ist eine Unicast-Anfrage vom angehängten Gerät (Child), die an den Router oder REED (Parent) gesendet wird, um eine Child-Parent-Link herzustellen. Wenn die Anfrage an ein REED gesendet wird, wird ein Upgrade auf einen Router durchgeführt, bevor die Anfrage akzeptiert wird.
| Inhalt der Anfragenachricht für die untergeordnete ID | |
|---|---|
| Version | Thread-Protokollversion |
| Antwort | Kopie der Antwort der Eltern |
| Link-Frame-Zähler | 802.15.4 Frame-Zähler für untergeordnete Elemente |
| MLE-Frame-Zähler | MLE-Frame-Zähler für untergeordnete Elemente |
| Mode | Beschreibt das Kind |
| Zeitlimit | Inaktivitätsdauer, bevor das übergeordnete Element entfernt wird |
| Adressregistrierung (nur MEDs und SEDs) | IPv6-Adressen registrieren |
4. Antwort eines untergeordneten Ausweises
Eine Antwort für eine untergeordnete 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.
| Inhalt der Antwortnachricht für untergeordnete ID | |
|---|---|
| Quelladresse | RLOC16 des Elternteils |
| Adresse 16 | RLOC16 des Kindes |
| Leader-Daten | Informationen zum übergeordneten Elternteil (RLOC, Partition-ID, Partitionsgewichtung) |
| Netzwerkdaten | Informationen zum Thread-Netzwerk (Präfixe mit Mesh-Netzwerk, automatische Konfiguration von Adressen, spezifischere Routen) |
| Route (nur REED) | Routenverteilung |
| Zeitlimit | Inaktivitätsdauer, bevor das übergeordnete Element entfernt wird |
| Adressregistrierung (nur MEDs und SEDs) | Registrierte Adressen bestätigen |
Zusammenfassung
Das haben Sie gelernt:
- Ein Thread-Gerät führt einen aktiven Scan für vorhandene Netzwerke durch
- Thread verwendet Mesh-Link-Einrichtung, um Links zu konfigurieren und Informationen über Netzwerkgeräte zu verteilen
- MLE-Mitteilungen informieren andere Thread-Geräte über das Netzwerk und den Linkstatus eines Geräts
- Beim MLE-Anhängen werden Links zu über- und untergeordneten Elementen eingerichtet