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ネットワークの発見と形成

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スレッド ネットワーク

スレッド ネットワークは、次の 3 つの一意の識別子で識別されます。

  • 2 バイトのパーソナル エリア ネットワーク ID(PAN ID)
  • 8 バイトの拡張個人エリア ネットワーク ID(XPAN ID)
  • 人が読めるネットワーク名

たとえば、Thread ネットワークには次の識別子があります。

ID Value
PAN ID 0xBEEF
XPAN ID 0xBEEF1111CAFE2222
ネットワーク名 yourThreadCafe
OT アクティブ スキャン

新しい Thread ネットワークを作成するか、既存の Thread ネットワークを検索すると、Thread デバイスは無線通信範囲内の 802.15.4 ネットワークのアクティブなスキャンを実行します。

  1. デバイスは、特定のチャンネルで 802.15.4 ビーコン リクエストをブロードキャストします。
  2. それに応じて、範囲内の Router またはルーター有効エンド デバイス(REED)は、Thread ネットワークの PAN ID、XPAN ID、ネットワーク名を含むビーコンをブロードキャストします。
  3. デバイスは、チャンネルごとに前の 2 つのステップを繰り返します。

Thread デバイスは、範囲内内のすべてのネットワークを検出すると、既存のネットワークに接続することも、ネットワークが検出されない場合は新しいネットワークを作成することもできます。

Thread は、メッシュリンク確立(MLE)プロトコルを使用して、リンクを構成し、ネットワークに関する情報をスレッド デバイスに伝えます。

リンク構成では、MLE は次の目的で使用されます。

  • 付近のデバイスへのリンクを確認できます
  • 付近のデバイスへのリンクの品質を判断する
  • 付近のデバイスへのリンクを確立します
  • リンク パラメータ(デバイスタイプ、フレーム カウンタ、タイムアウト)をネゴシエートする

MLE は、リンクを確立しようとするデバイスに次の種類の情報を伝えます。

  • リーダーデータ(リーダー RLOC、パーティション ID、パーティション ウェイト)
  • ネットワーク データ(メッシュ プレフィックス、アドレス自動構成、より具体的なルート)
  • ルートの伝播

Thread のルート伝播は、距離ベクトル ルーティング プロトコルであるルーティング情報プロトコル(RIP)と同様に機能します。

新しいネットワークの作成

デバイスが新しいネットワークの作成を選択した場合、最もアクセス度の低いチャネルと他のネットワークで使用されていない PAN ID が選択され、Router として自身が選択されます。このデバイスは、他の 802.15.4 デバイスに MLE アドバタイズメント メッセージを送信し、リンク状態を通知します。また、アクティブ スキャンを実行する他の Thread デバイスによってビーコン リクエストに応答します。

既存のネットワークに参加する

デバイスが既存のネットワークへの参加を選択した場合、Thread コミッショニングを介してターゲット ネットワークと照合するように、チャネル、PAN ID、XPAN ID、ネットワーク名を構成し、MLE アタッチ プロセスを行って子(エンドデバイス)としてアタッチします。このプロセスは子親リンクに使用されます。

  1. 子は、マルチキャスト 親リクエストをターゲット ネットワーク内のすべての隣接ルーターと REED に送信します。
  2. 隣接するすべての Router と REED(親リクエスト スキャン マスクに REED が含まれている場合)は、親レスポンスに自身に関する情報を送信します。
  3. 子は親デバイスを選択し、子 ID リクエストを送信します。
  4. 親は、子 ID レスポンスを送信してリンクの確立を確認します。

1. 保護者からのリクエスト

親リクエストは接続先デバイスからのマルチキャスト リクエストです。ターゲット ネットワーク内の隣接ルーターとルーター適格エンドデバイス(REED)の検出に使用されます。

OT MLE 添付親リクエスト
親リクエストのメッセージの内容
Mode アタッチするデバイスを記述します
チャレンジ リプレイ攻撃を防ぐために親レスポンスの適時性をテストする
スキャンマスク リクエストを Router のみ、または Router と REED の両方に制限します

2. 保護者の対応

親レスポンスは、親リクエストに対するユニキャスト レスポンスで、アタッチするデバイスにルーターまたは REED に関する情報を提供します。

OT MLE Attach Parent Response
保護者の返信メッセージの内容
バージョン スレッド プロトコル バージョン
レスポンス 保護者によるリクエスト チャレンジのコピー
リンク フレーム カウンタ 802.15.4 ルーター/REED のフレーム カウンタ
MLE フレーム カウンタ Router/REED の MLE フレーム カウンタ
送信元アドレス Router/REED の RLOC16
リンク マージン Router/REED の受信信号品質
通信方式 Router/REED の接続レベルを表します。
リーダーデータ Router/REED のリーダーに関する情報
チャレンジ 子 ID リクエストの適時性をテストして、リプレイ攻撃の防止

3. お子様の ID リクエスト

子 ID リクエストは、子(子)リンクを確立するために、接続デバイス(子)からユニキャスト リクエストで、Router または REED(親)に送信されます。リクエストが REED に送信された場合、そのリクエストはルーターにアップグレードされてリクエストが承認されます。

OT MLE Attach Child ID リクエスト
子 ID リクエスト メッセージの内容
バージョン スレッド プロトコル バージョン
レスポンス 保護者面談の課題のコピー
リンク フレーム カウンタ 802.15.4 子のフレーム カウンタ
MLE フレーム カウンタ子供の MLE フレーム カウンタ
Mode 子要素の説明
タイムアウト 親が子を削除するまでの非アクティブ期間
住所登録(MED と SED のみ) IPv6 アドレスを登録する

4. 子 ID のレスポンス

子 ID レスポンスは、親からユニキャスト レスポンスが返され、子親リンクが確立されたことを確認するためのものです。

OT MLE Attach Child ID 応答
子 ID のレスポンス メッセージの内容
送信元アドレス 保護者による RLOC16
住所 16 お子様の RLOC16
リーダーデータ 親のリーダーに関する情報(RLOC、パーティション ID、パーティションの重み)
ネットワーク データ Thread ネットワークに関する情報(メッシュ型接頭辞、アドレス自動構成、より具体的なルート)
ルート(REED のみ) ルートの伝播
タイムアウト 親が子を削除するまでの非アクティブ期間
住所登録(MED と SED のみ) 登記住所の確認

内容のまとめ

学習した内容:

  • Thread デバイスが既存のネットワークのアクティブ スキャンを実行する
  • Thread は、メッシュリンク確立を使用してリンクを構成し、ネットワーク デバイスに関する情報を広めます。
  • MLE アドバタイズメント メッセージは、デバイスのスレッドとリンクの状態を他の Thread デバイスに通知します
  • MLE アタッチ プロセスにより子と親のリンクが確立される

理解度をチェックする

Thread ネットワークを識別するために使用されていない識別子はどれですか。
2 バイトのパーソナル エリア ネットワーク ID(PAN ID)。
不正解です。スレッド ネットワークは、PAN ID で識別されます。
8 バイトの拡張個人エリア ネットワーク ID(XPAN ID)。
不正解です。スレッド ネットワークは、XPAN ID によって部分的に識別されます。
人が読めるネットワーク名。
不正解です。スレッド ネットワークは、人が読める形式のネットワーク名で識別されます。
32 文字の SSID。
正解です。802.11 Wi-Fi ネットワークとは異なり、スレッド ネットワーク識別子は SSID を使用しません。
親リクエストの用途
隣接するルーターと、ターゲット ネットワーク内のルーター対応エンドデバイス(REED)を検出する。
正解です。親リクエストは、ネットワークに接続しようとしているデバイスによって発行されます。
Router が親になることを示す。
不正解です。Router が別のネットワーク デバイスとの親子関係を開始することはありません。代わりに、ネットワーク デバイスが Router を選択して子にします。
Router の対象であるエンドデバイスを Router に昇格させるようリクエストする
不正解です。
親リクエストはどのタイプの住所を使用しますか。
ユニキャスト
不正解です。
エニーキャスト
不正解です。
マルチキャスト
正解です。
ブロードキャスト
不正解です。
デバイスが最初に Thread ネットワークに接続されたとき、デバイス分類は何でしょうか?
お子様(エンドデバイス)
正解です。Thread ネットワークに参加するデバイスは、常にそのネットワーク上のエンドデバイスとして開始されます。
FTD(フルスレッド デバイス)
不正解です。
REED(ルーターが利用可能なエンドデバイス)
不正解です。