Thread-Netzwerke
Thread-Netzwerke werden durch drei eindeutige Kennungen identifiziert:
- 2-Byte-Personal Area Network ID (PAN-ID)
- 8-Byte-Extended Personal Area Network ID (XPAN-ID)
- Ein für Menschen lesbarer Netzwerkname
Ein Thread-Netzwerk kann beispielsweise die folgenden IDs haben:
| ID | Wert |
|---|---|
| PAN | 0xBEEF |
| XPAN-ID | 0xBEEF1111CAFE2222 |
| Netzwerkname | yourThreadCafe |
Wenn ein Thread-Gerät ein neues Thread-Netzwerk erstellt oder nach einem vorhandenen Netzwerk sucht, um sich ihm anzuschließen, führt es einen aktiven Scan nach 802.15.4-Netzwerken innerhalb der Funkreichweite durch:
- Das Gerät sendet eine 802.15.4-Beacon-Anfrage auf einem bestimmten Kanal.
- Im Gegenzug senden alle Router oder Router-kompatiblen Endgeräte (REEDs) in Reichweite ein Beacon, das die PAN-ID, die XPAN-ID und den Netzwerknamen ihres Thread-Netzwerks enthält.
- Das Gerät wiederholt die beiden vorherigen Schritte für jeden Kanal.
Sobald ein Thread-Gerät alle Netzwerke in Reichweite gefunden hat, kann es sich entweder einem vorhandenen Netzwerk anschließen oder ein neues erstellen, wenn keine Netzwerke gefunden werden.
Mesh-Link-Einrichtung
Thread verwendet das MLE-Protokoll (Mesh Link Establishment), um Verbindungen zu konfigurieren und Informationen zum Netzwerk an Thread-Geräte zu senden.
Bei der Linkkonfiguration wird MLE für Folgendes verwendet:
- Verknüpfungen mit benachbarten Geräten erkennen
- Qualität der Verbindungen zu benachbarten Geräten ermitteln
- Verbindungen zu benachbarten Geräten herstellen
- Linkparameter (Gerätetyp, Frame-Zähler, Zeitüberschreitung) mit Peers aushandeln
MLE gibt die folgenden Arten von Informationen an Geräte weiter, die Verbindungen herstellen möchten:
- Leader-Daten (Leader-RLOC, Partitions-ID, Partitionsgewicht)
- Netzwerkdaten (On-Mesh-Präfixe, automatische Adresskonfiguration, spezifischere Routen)
- Routenübertragung
Die Routenweitergabe in Thread funktioniert ähnlich wie das Routing Information Protocol (RIP), ein Distance-Vector-Routing-Protokoll.
Neues Netzwerk erstellen
Wenn das Gerät ein neues Netzwerk erstellt, wählt es den am wenigsten belegten Kanal und eine PAN-ID aus, die von anderen Netzwerken nicht verwendet wird. Es wird dann zu einem Router und wählt sich selbst zum Leader aus. Dieses Gerät sendet MLE-Anzeigennachrichten an andere 802.15.4-Geräte, um sie über seinen Linkstatus zu informieren, und antwortet auf Beacon-Anfragen anderer Thread-Geräte, die einen aktiven Scan ausführen.
Einem bestehenden Netzwerk beitreten
Wenn sich das Gerät einem vorhandenen Netzwerk anschließen möchte, konfiguriert es seinen Kanal, seine PAN-ID, seine XPAN-ID und seinen Netzwerknamen über die Thread-Inbetriebnahme so, dass sie mit denen des Zielnetzwerks übereinstimmen. Anschließend wird der MLE-Anschlussvorgang durchlaufen, um sich als untergeordnetes Gerät (Endgerät) anzuhängen. Dieser Prozess wird für untergeordnete-übergeordnete Verknüpfungen verwendet.
- Das untergeordnete Gerät sendet eine Multicast-Übergeordnete Anfrage an alle benachbarten Router und REEDs im Zielnetzwerk.
- Alle benachbarten Router und REEDs (sofern die Scanmaske für übergeordnete Anfragen REEDs enthält) senden übergeordnete Antworten mit Informationen zu sich selbst.
- Das Kind wählt ein übergeordnetes Gerät aus und sendet einen Anfrage für die untergeordnete ID an dieses Gerät.
- Das übergeordnete Konto sendet eine Antwort mit untergeordneter ID, um die Verknüpfung zu bestätigen.
1. Elternanfrage
Eine übergeordnete Anfrage ist eine Multicast-Anfrage vom verbundenen Gerät, mit der benachbarte Router und Router-kompatible Endgeräte (REEDs) im Zielnetzwerk gefunden werden.
| Inhalt der Nachricht an Eltern | |
|---|---|
| Modus | Beschreibt das angedockte Gerät |
| Challenge | Prüft die Aktualität der übergeordneten Antwort, um Replay-Angriffe zu verhindern |
| Scanmaske | Begrenzt die Anfrage auf Router oder auf Router und REEDs |
2. Antwort des Elternteils
Eine übergeordnete Antwort ist eine Unicast-Antwort auf eine übergeordnete Anfrage, die dem verbundenen Gerät Informationen zu einem Router oder REED liefert.
| Inhalt der Antwortnachricht an Eltern | |
|---|---|
| Version | Thread-Protokollversion |
| Antwort | Kopie der Ablehnung der Anfrage eines Elternteils |
| Link Frame Counter | 802.15.4-Frame-Zähler auf dem Router/REED |
| MLE-Frame-Zähler | MLE-Frame-Zähler auf dem Router/REED |
| Quellenadresse | RLOC16 des Routers/REED |
| Linkmargin | Empfangssignalqualität des Routers/REED |
| Konnektivität | Beschreibt die Konnektivitätsebene des Routers/REED |
| Leadership Daten | Informationen zum Router/REED-Leiter |
| Challenge | Prüft die Aktualität der Anfrage für die untergeordnete ID, um Replay-Angriffe zu verhindern |
3. Anfrage zur Bestätigung der Identität eines Minderjährigen
Eine Anfrage zur Child-ID ist eine Unicast-Anfrage vom angebundenen Gerät (untergeordnet), die an den Router oder REED (übergeordnet) gesendet wird, um eine Verbindung zwischen untergeordnetem und übergeordnetem Gerät herzustellen. Wenn die Anfrage an einen REED gesendet wird, aktualisiert er sich selbst zu einem Router, bevor er die Anfrage akzeptiert.
| Inhalt der Nachricht zur Anfrage einer untergeordneten ID | |
|---|---|
| Version | Thread-Protokollversion |
| Antwort | Kopie der Bestätigung, dass ein Elternteil die Bestätigungsaufgabe abgeschlossen hat |
| Link Frame Counter | 802.15.4-Frame-Zähler im untergeordneten Gerät |
| MLE-Frame-Zähler | MLE-Frame-Zähler im untergeordneten Konto |
| Modus | Beschreibt das untergeordnete Element |
| Zeitlimit | Dauer der Inaktivität, bevor das übergeordnete Element das untergeordnete Element entfernt |
| Adressenregistrierung (nur für Medizinprodukte und Sonderwirtschaftsgüter) | IPv6-Adressen registrieren |
4. Antwort mit untergeordneter ID
Eine Antwort mit der untergeordneten ID ist eine Unicast-Antwort vom übergeordneten Gerät, die an das untergeordnete Gerät gesendet wird, um zu bestätigen, dass eine Verknüpfung zwischen dem übergeordneten und dem untergeordneten Gerät hergestellt wurde.
| Inhalt der Antwortnachricht zur untergeordneten ID | |
|---|---|
| Quellenadresse | RLOC16 des übergeordneten Elements |
| Address16 | RLOC16 des untergeordneten Publishers |
| Leadership Daten | Informationen zum übergeordneten Knoten (RLOC, Partitions-ID, Partitionsgewicht) |
| Netzwerkdaten | Informationen zum Thread-Netzwerk (On-Mesh-Präfixe, automatische Adresskonfiguration, spezifischere Routen) |
| Route (nur REED) | Routenübertragung |
| Zeitlimit | Dauer der Inaktivität, bevor das übergeordnete Element das untergeordnete Element entfernt |
| Adressenregistrierung (nur für Medizinprodukte und Sonderwirtschaftsgüter) | Eingetragene Adressen bestätigen |
Zusammenfassung
Das haben Sie gelernt:
- Ein Thread-Gerät führt einen aktiven Scan nach vorhandenen Netzwerken durch.
- Thread verwendet die Mesh-Link-Einrichtung, um Verbindungen zu konfigurieren und Informationen zu Netzwerkgeräten zu verbreiten.
- MLE-Anzeigennachrichten informieren andere Thread-Geräte über den Netzwerk- und Linkstatus eines Geräts.
- Der MLE-Anhängevorgang stellt untergeordnete und übergeordnete Verknüpfungen her.