Knotenrollen und -typen

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Weiterleitungsrollen

OT-Knotenrollen

In einem Thread-Netzwerk werden Knoten in zwei Weiterleitungsrollen unterteilt:

Mesh-Extender

Ein Mesh-Extender ist ein Knoten, der

  • Pakete für Netzwerkgeräte weiterleitet
  • sichere Bereitstellungsdienste für Geräte bereitstellt, die dem Netzwerk beitreten möchten
  • seinen Transceiver immer aktiviert lässt

Endgerät

Ein Endgerät (End Device, ED) ist ein Knoten, der

  • hauptsächlich mit einem einzelnen Mesh-Extender kommuniziert
  • keine Pakete für andere Netzwerkgeräte weiterleitet
  • seinen Transceiver deaktivieren kann, um Strom zu sparen

Gerätetypen

Außerdem gibt es verschiedene Knotentypen.

OT-Gerätetaxonomie

Vollständiges Thread-Gerät

Ein vollständiges Thread-Gerät (Full Thread Device, FTD) hat immer seine Funkschnittstelle aktiviert, abonniert die Multicast-Adresse aller Router und verwaltet IPv6-Adresszuordnungen. Es gibt zwei Arten von FTDs:

  • Extender-fähiges Gerät (Extender-Capable Device, ECD)
  • Vollständiges Endgerät (Full End Device, FED)

Ein ECD kann entweder die Rolle eines Mesh-Extenders oder eines ECD im Standby-Modus haben. In der Standby-Rolle ist es immer ein Endgerät (untergeordnetes Element).

Ein FED ist immer ein Endgerät (untergeordnetes Element).

Minimales Thread-Gerät

Ein minimales Thread-Gerät (Minimal Thread Device, MTD) abonniert nicht die Multicast-Adresse aller Router und leitet alle Nachrichten an sein übergeordnetes Element weiter. Es gibt zwei Arten von MTDs:

  • Minimales Endgerät (Minimal End Device, MED) – Transceiver ist immer aktiviert, muss nicht nach Nachrichten von seinem übergeordneten Element suchen
  • Endgerät im Ruhemodus (Sleepy End Device, SED) – normalerweise deaktiviert, wird gelegentlich aktiviert, um nach Nachrichten von seinem übergeordneten Element zu suchen

Ein MTD kann nur als Endgerät (untergeordnetes Element) fungieren.

Upgrade und Downgrade

Wenn ein ECD im Standby-Modus der einzige Knoten ist, der ein neues Thread-Gerät erreichen kann, das dem Thread-Netzwerk beitreten möchte, kann es ein Upgrade durchführen und als Mesh-Extender fungieren:

OT-Endgerät zu Mesh-Extender

Umgekehrt kann ein Mesh-Extender, der keine untergeordneten Elemente hat, ein Downgrade durchführen und als ECD im Standby-Modus fungieren:

OT Mesh Extender zu Endgerät

Weitere Rollen und Typen

Thread-Leader

OT-Leader und Border-Router

Der Thread-Leader ist ein Mesh-Extender, der für die Verwaltung der Mesh-Extender in einem Thread-Netzwerk verantwortlich ist. Er wird dynamisch selbst gewählt, um die Fehlertoleranz zu erhöhen, und aggregiert und verteilt netzwerkweite Konfigurationsinformationen.

Border-Router

Ein Border-Router ist ein Gerät, das Informationen zwischen einem Thread-Netzwerk und einem Nicht-Thread-Netzwerk (z. B. WLAN) weiterleiten kann. Außerdem konfiguriert er ein Thread-Netzwerk für die externe Konnektivität.

Jedes Gerät kann als Border-Router dienen.

Partitionen

OT-Partitionen

Ein Thread-Netzwerk kann aus Partitionen bestehen. Das ist der Fall, wenn eine Gruppe von Thread-Geräten nicht mehr mit einer anderen Gruppe von Thread-Geräten kommunizieren kann. Jede Partition fungiert logisch als separates Thread-Netzwerk mit eigenem Leader, eigenen Router-ID-Zuweisungen und eigenen Netzwerkdaten, behält aber dieselben Sicherheitsanmeldedaten für alle Geräte in allen Partitionen bei.

Partitionen in einem Thread-Netzwerk haben keine drahtlose Verbindung zueinander. Wenn die Verbindung wiederhergestellt wird, werden sie automatisch zu einer einzigen Partition zusammengeführt.

In diesem Primer wird davon ausgegangen, dass ein Thread-Netzwerk aus einer einzigen Partition besteht. Bei Bedarf werden wichtige Konzepte und Beispiele mit dem Begriff „Partition“ erläutert. Partitionen werden später in diesem Primer ausführlich behandelt.

Gerätelimits

Es gibt Limits für die Anzahl der Gerätetypen, die ein einzelnes Thread-Netzwerk unterstützt.

Rolle Limit
Leader 1
Mesh-Extender 32
Endgerät 511 pro Mesh-Extender

Thread versucht, die Anzahl der Mesh-Extender zwischen 16 und 23 zu halten. Wenn ein ECD als Endgerät verbunden wird und die Anzahl der Mesh-Extender im Netzwerk unter 16 liegt, wird es automatisch zu einem Mesh-Extender hochgestuft.

Zusammenfassung

Das haben Sie gelernt:

  • Ein Thread-Gerät ist entweder ein Mesh-Extender (übergeordnetes Element) oder ein Endgerät (untergeordnetes Element).
  • Ein Thread-Gerät ist entweder ein vollständiges Thread-Gerät (verwaltet IPv6-Adresszuordnungen) oder ein minimales Thread-Gerät (leitet alle Nachrichten an sein übergeordnetes Element weiter).
  • Ein ECD im Standby-Modus kann sich selbst zu einem Mesh-Extender hochstufen und umgekehrt.
  • Jede Partition eines Thread-Netzwerks hat einen Leader, der die Mesh-Extender verwaltet.
  • Ein Border-Router wird verwendet, um Thread- und Nicht-Thread-Netzwerke zu verbinden.
  • Ein Thread-Netzwerk kann aus mehreren Partitionen bestehen.

Dein Wissen wird getestet

Ein Gerät in einem Thread-Netzwerk kann eine von zwei Weiterleitungsrollen erfüllen. Welche sind das?
Untergeordneter Knoten.
Falsch.
Mesh-Extender.
Richtig.
Endgerät.
Richtig.
Gateway.
Falsch.
Welche zwei Haupttypen von Thread-Geräten gibt es?
Minimales Thread-Gerät (Minimal Thread Device, MTD).
Richtig.
Vollständiges Thread-Gerät (Full Thread Device, FTD).
Richtig.
Sehr kleines Thread-Gerät (Miniscule Thread Device, MTD).
Falsch.
Endgerät im Ruhemodus (Sleepy End Device, SED).
Falsch.
Welche der folgenden Aussagen zu Mesh-Extendern ist falsch?
Ein Mesh-Extender kann seinen Transceiver deaktivieren, um Strom zu sparen.
Geräte, die als Mesh-Extender fungieren, deaktivieren ihre Transceiver nicht. Andernfalls könnten sie nicht ordnungsgemäß als Mesh-Extender funktionieren.
Ein Mesh-Extender leitet Pakete für Netzwerkgeräte weiter.
Diese Aussage ist richtig.
Ein Mesh-Extender lässt seinen Transceiver immer aktiviert.
Diese Aussage ist richtig. Damit ein Gerät ordnungsgemäß als Mesh-Extender fungieren kann, muss sein Transceiver immer online sein.
Ein Mesh-Extender bietet sichere Bereitstellungsdienste für Geräte, die dem Netzwerk beitreten möchten.
Diese Aussage ist richtig. Die Bereitstellung ist eine wichtige Funktion eines Mesh-Extenders.
Wann kann ein Gerät ein Upgrade zu einem Mesh-Extender durchführen?
Wenn es ein ECD im Standby-Modus ist und der einzige Knoten ist, der ein neues Thread Gerät erreichen kann, das dem Thread-Netzwerk beitreten möchte.
Das stimmt. Unter diesen Umständen kann ein ECD im Standby-Modus ein Upgrade zu einem Mesh-Extender durchführen.
Wenn es ein Endgerät ist, das dem Thread-Netzwerk beitreten möchte.
Falsch.
Wenn es ein ECD im Standby-Modus ist und das Thread-Netzwerk mit einem größeren Netzwerk zusammengeführt wurde.
Falsch.
Wann kann ein Mesh-Extender sich selbst dazu bringen, nicht mehr als Mesh-Extender zu fungieren?
Wenn er keine untergeordneten Elemente hat.
Das ist richtig. Ein Mesh-Extender ohne untergeordnete Elemente kann von selbst zu einem ECD im Standby-Modus zurückkehren.
Wenn ein neues Endgerät dem Thread-Netzwerk beitreten möchte.
Falsch. In diesem Szenario kann ein Mesh-Extender nicht zu einem ECD im Standby-Modus zurückkehren.
Wenn ein anderes Gerät im Netzwerk beschließt, ein Mesh-Extender zu werden.
Das kann richtig sein. Wenn die Anzahl der Mesh-Extender auf 24 oder mehr steigt, können vorhandene Mesh-Extender prüfen, ob sie zu einem ECD im Standby-Modus werden sollen.
Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem ein Thread-Netzwerk zwei Knotengruppen enthält, die innerhalb der Gruppe eine Funkverbindung haben, aber nicht mit Mitgliedern der anderen Gruppe. Welche Schlussfolgerung lässt sich daraus ziehen?
In diesem Netzwerk gibt es mehr als eine Partition.
Richtig. Um jede Knotengruppe , die miteinander kommunizieren kann, wird eine Partition gebildet. Wenn es mehrere Knotengruppen gibt, die untereinander kommunizieren können, aber nicht mit Mitgliedern anderer Gruppen, kann man davon ausgehen, dass diese Gruppen jeweils eine eigene Partition bilden.
Das Netzwerk hat seinen Leader verloren.
Falsch.
Alle Mesh-Extender im Netzwerk sind offline.
Falsch. In diesem Fall könnten keine der Knoten miteinander kommunizieren.
Welches Gerät wird verwendet, um Thread- und Nicht-Thread-Netzwerke zu verbinden?
Ein Gateway.
In der traditionellen Netzwerktechnik bezieht sich der Begriff „Gateway“ zwar auf ein Gerät, das zwei Netzwerke verbindet, aber im Kontext eines Thread-Netzwerks gibt es einen spezifischeren Begriff.
Ein Border-Router.
Richtig. Ein Border-Router wird verwendet, um Thread- und Nicht-Thread Netzwerke zu verbinden.
Eine Firewall.
Das ist falsch.
Eine Brücke.
Falsch. Dieser Begriff bezieht sich auf ein ähnliches Konzept in der traditionellen Netzwerktechnik, nämlich ein Gerät, das zwei LANs verbindet, die dasselbe Netzwerkprotokoll verwenden.
Wie viele Leader kann eine Partition eines Thread-Netzwerks haben?
Entweder keinen oder genau einen.
Das ist falsch. Eine Partition eines Thread-Netzwerks muss mindestens einen Leader haben.
Genau einen.
Richtig. Eine Partition eines Thread-Netzwerks kann genau einen Leader haben.
Mehr als einen.
Falsch. Eine Partition eines Thread-Netzwerks kann nicht mehrere Leader haben.
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