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 |
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:
- Das Gerät sendet eine 802.15.4-Beacon-Anfrage für einen bestimmten Kanal.
- 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.
- 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.
Mesh-Link-Einrichtung
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.
- Das untergeordnete Element sendet eine Multicast-Übergeordnete Anfrage an alle benachbarten Router und REEDs im Zielnetzwerk.
- Alle benachbarten Router und REEDs (wenn die übergeordnete Anfragescan-Maske eine REED enthält) senden Elternantworten mit Informationen über sich selbst.
- Das untergeordnete Element wählt ein übergeordnetes Gerät aus und sendet eine Anfrage-ID an dieses Gerät.
- 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.
| 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.
| 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.
| 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-Zähler | MLE-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.
| 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.