Праграмнае забеспячэнне SILICON LABS UG103.11 Thread Fundamentals

Тэхнічныя характарыстыкі:

• Назва прадукту: Thread Fundamentals
• Вытворца: Silicon Labs
• Пратакол: нітка
• Версія: Rev. 1.6
• Пратакол бесправадной сеткі: ячэістая сетка
• Падтрымліваюцца стандарты: IEEE, IETF

Інфармацыя аб прадукце

Thread Fundamentals - гэта бяспечны пратакол бесправадной ячэістай сеткі, распрацаваны Silicon Labs. Ён падтрымлівае адрасы IPv6, недарагі мост да іншых IP-сетак і аптымізаваны для працы з нізкім энергаспажываннем і сілкаваннем ад батарэі. Пратакол прызначаны для Connected Home і камерцыйных прыкладанняў, дзе патрэбная сетка на аснове IP.

Інструкцыя па выкарыстанні

1. Уводзіны ў асновы тэмы:
   Thread - гэта бяспечны пратакол бесправадной ячэістай сеткі, заснаваны на існуючых стандартах IEEE і IETF. Гэта забяспечвае сувязь паміж прыладамі ў Connected Home і камерцыйных праграмах.
2. Рэалізацыя OpenThread:
   OpenThread, партатыўная рэалізацыя пратаколу Thread, прапануе надзейную, бяспечную і маламагутную бесправадную сувязь паміж прыладамі для хатніх і камерцыйных будынкаў. Silicon Labs забяспечвае пратакол на аснове OpenThread, адаптаваны для працы з іх абсталяваннем, даступны на GitHub і як частка Simplicity Studio 5 SDK.
3. Членства ў групе тэмы:
   Далучэнне да Thread Group забяспечвае доступ да сертыфікацыі прадукцыі і прасоўвае выкарыстанне прылад з падтрымкай Thread. Версіі-пераемнікі Спецыфікацыі патокаў будуць аб'яўлены разам з праграмамі сертыфікацыі ў 2022 годзе.

FAQ:

• Пытанне: Як я магу спампаваць апошнюю спецыфікацыю патокаў?
  A: Апошнюю спецыфікацыю патокаў можна загрузіць, адправіўшы запыт у групе патокаў webсайт на https://www.threadgroup.org/ThreadSpec.
• Q: Што з'яўляецца галоўным Advantagці выкарыстоўваць Thread у прыладах IoT?
  A: Thread забяспечвае бяспечны пратакол бесправадной ячэістай сеткі, які падтрымлівае працу з нізкім энергаспажываннем і сувязь паміж прыладамі, павялічваючы ўзровень прыняцця і прыняцце карыстальнікам прылад IoT.

UG103.11: Асновы разьбы

• У гэтым дакуменце ёсць кароткая інфармацыя пра з'яўленне
• Паток, забяспечвае тэхналогію надview, і апісвае некаторыя асноўныя асаблівасці Thread, якія варта ўлічваць пры рэалізацыі рашэння Thread.
• Серыя "Асновы Silicon Labs" ахоплівае тэмы, якія кіраўнікі праектаў, дызайнеры прыкладанняў і распрацоўшчыкі павінны разумець перад пачаткам працы над убудаваным сеткавым рашэннем з выкарыстаннем
• Мікрасхемы Silicon Labs, сеткавыя стэкі, такія як EmberZNet PRO або Silicon Labs Bluetooth®, і звязаныя інструменты распрацоўкі. Дакументы могуць быць выкарыстаны ў якасці адпраўной кропкі для тых, хто патрабуе ўвядзення ў распрацоўку бесправадных сеткавых прыкладанняў, або тых, хто толькі пачынае працаваць у асяроддзі распрацоўкі Silicon Labs.

КЛЮЧАВЫЯ ПУНКТЫ

• Прадстаўляе Thread і забяспечвае тэхналогіюview.
• Апісвае некаторыя з ключавых элементаў Thread, у тым ліку яго IP-стэк, тапалогію сеткі, маршрутызацыю і падключэнне да сеткі, далучэнне да сеткі, кіраванне, пастаянныя дадзеныя, бяспеку, памежны маршрутызатар, увод прылады ў эксплуатацыю і прыкладны ўзровень.
• Змяшчае абнаўленні для спецыфікацыі патоку 1.3.0.
• Уключае наступныя крокі для працы з прапановай Silicon Labs OpenThread.

Уводзіны

1. Silicon Labs і Інтэрнэт рэчаў
   • Інтэрнэт-пратакол версіі 4 (IPv4) быў вызначаны ў 1981 годзе ў RFC 791, спецыфікацыі інтэрнэт-праграмнага пратаколу DARPA. («RFC» расшыфроўваецца як «Запыт на каментарыі».) Выкарыстоўваючы 32-бітную (4-байтную) адрасацыю, IPv4 забяспечваў 232 унікальныя адрасы для прылад у Інтэрнеце, у агульнай складанасці прыкладна 4.3 мільярда адрасоў. Аднак па меры таго, як колькасць карыстальнікаў і прылад расла ў геаметрычнай прагрэсіі, стала ясна, што колькасць адрасоў IPv4 будзе вычарпана, і з'явілася патрэба ў новай версіі IP. Адсюль развіццё IPv6 у 1990-я гады і яго намер замяніць IPv4. Пры 128-бітнай (16-байтнай) адрасацыі IPv6 дазваляе 2128 адрасоў, больш чым 7.9×1028 адрасоў, чым IPv4 (http://en.wikipedia.org/wiki/IPv6).
   • Задача для такіх кампаній у індустрыі ўбудавальных прылад, як Silicon Labs, заключаецца ў тым, каб задаволіць гэтую тэхналагічную міграцыю і, што больш важна, патрабаванні кліентаў, калі мы пераходзім да пастаянна звязанага свету прылад у хатніх і камерцыйных памяшканнях, якія часта называюць Інтэрнэт рэчаў (IoT). На высокім узроўні мэты IoT для Silicon Labs:
   • Падключыце ўсе прылады ў доме і на камерцыйных памяшканнях з дапамогай лепшай у сваім класе сеткі, няхай гэта будзе з дапамогай Zigbee PRO, Thread, Blue-tooth або іншых новых стандартаў.
   • Скарыстайцеся вопытам кампаніі ў галіне энергаспажывальных мікракантролераў.
   • Палепшыце ўстаноўленыя чыпы з нізкім энергаспажываннем са змешаным сігналам.
   • Забяспечце недарагі мост для існуючых прылад Ethernet і Wi-Fi.
   • Уключыце воблачныя сэрвісы і магчымасць падлучэння да смартфонаў і планшэтаў, якія будуць спрыяць прастаце выкарыстання і стандартнаму карыстальніцкаму досведу для кліентаў.
     Дасягненне ўсіх гэтых мэтаў павялічыць узровень прыняцця і прыняцце карыстальнікамі прылад IoT.
2. Група патокаў
   • Група тэм (https://www.threadgroup.org/) была запушчана 15 ліпеня 2014 г. Кампанія Silicon Labs была заснавальнікам разам з шасцю іншымі кампаніямі. Thread Group - гэта адукацыйная група па рынку, якая прапануе сертыфікацыю прадукцыі і спрыяе выкарыстанню прадуктаў De-vice-to-device (D2D) і машына-машына (M2M) з падтрымкай Thread. Членства ў групе тэмаў адкрыта.
   • Спецыфікацыю тэмы 1.1 можна загрузіць пасля падачы запыту тут: https://www.threadgroup.org/ThreadSpec. Версіі-пераемнікі спецыфікацыі Thread, 1.2 і 1.3.0, таксама былі абвешчаны з праграмамі сертыфікацыі ў 2022 г. Апошні праект спецыфікацыі Thread 1.4 даступны толькі ўдзельнікам Thread.
3. Што такое Thread?
   Thread - гэта бяспечны пратакол бесправадной ячэістай сеткі. Стэк Thread - гэта адкрыты стандарт, які пабудаваны на аснове існуючых стандартаў Інстытута інжынераў па электратэхніцы і электроніцы (IEEE) і IETF (Internet Engineering Task Force), а не цалкам новага стандарту (гл. наступны малюнак).
4. Агульная характарыстыка разьбы
   • Стэк Thread падтрымлівае адрасы IPv6 і забяспечвае недарагі мост да іншых IP-сетак і аптымізаваны для працы з нізкім энергаспажываннем/зарадам батарэі і бесправадной сувязі паміж прыладамі. Стэк Thread распрацаваны спецыяльна для Connected Home і камерцыйных прыкладанняў, дзе патрэбна сетка на аснове IP і ў стэку могуць выкарыстоўвацца розныя ўзроўні прыкладанняў.
   • Гэта агульныя характарыстыкі стэка Thread:
   • Простая сеткавая ўстаноўка, запуск і эксплуатацыя: стэк Thread падтрымлівае некалькі сеткавых тапалогій. Ўстаноўка простая з дапамогай смартфона, планшэта або кампутара. Коды ўстаноўкі прадукту выкарыстоўваюцца для таго, каб толькі аўтарызаваныя прылады маглі далучыцца да сеткі. Простыя пратаколы для фарміравання і далучэння да сетак дазваляюць сістэмам самастойна канфігураваць і выпраўляць праблемы маршрутызацыі па меры іх узнікнення.
   • Бяспечны: прылады не далучаюцца да сеткі без дазволу, і ўсе камунікацыі зашыфраваныя і бяспечныя. Бяспека забяспечваецца на сеткавым узроўні і можа быць на прыкладным узроўні. Усе сеткі Thread зашыфраваны з дапамогай схемы аўтэнтыфікацыі эпохі смартфонаў і шыфравання Advanced Encryption Standard (AES). Бяспека, якая выкарыстоўваецца ў сетках Thread, больш высокая, чым у іншых бесправадных стандартах, ацэненых Thread Group.
   • Малыя і вялікія хатнія сеткі: хатнія сеткі вар'іруюцца ад некалькіх да сотняў прылад. Сеткавы ўзровень прызначаны для аптымізацыі працы сеткі ў залежнасці ад чаканага выкарыстання.
   • Буйныя камерцыйныя сеткі: для больш буйных камерцыйных установак адной сеткі Thread недастаткова для пакрыцця ўсіх патрабаванняў прыкладанняў, сістэмы і сеткі. Мадэль Thread Domain дазваляе маштабаваць да 10,000 XNUMX прылад Thread у адным разгортванні з выкарыстаннем камбінацыі розных тэхналогій падключэння (Thread, Ethernet, Wi-Fi і г.д.).
   • Двунакіраванае выяўленне паслуг і падключэнне: шматадрасная і шырокавяшчальная перадача неэфектыўныя ў бесправадных ячэістых сетках. Для пазасеткавай сувязі Thread забяспечвае рэестр сэрвісаў, дзе прылады могуць рэгістраваць сваю прысутнасць і паслугі, а кліенты могуць выкарыстоўваць аднаадрасныя запыты для выяўлення зарэгістраваных сэрвісаў.
   • Радыус дзеяння: тыповыя прылады забяспечваюць дастатковы радыус дзеяння, каб пакрыць звычайны дом. Даступныя канструкцыі з магутнасцю ampLifiers істотна пашыраюць дыяпазон. Размеркаваны пашыраны спектр выкарыстоўваецца на фізічным узроўні (PHY), каб быць больш устойлівым да перашкод. Для камерцыйных установак мадэль Thread Domain дазваляе некалькім сеткам Thread мець зносіны адна з адной па магістралі, такім чынам пашыраючы дыяпазон, каб ахапіць мноства ячэістых падсетак.
   • Няма адзінай кропкі адмовы: стэк Thread прызначаны для забеспячэння бяспечнай і надзейнай працы нават пры адмове або страце асобных прылад. Прылады Thread таксама могуць уключаць у тапалогію спасылкі на аснове IPv6, такія як Wi-Fi і Ethernet, каб паменшыць верагоднасць стварэння некалькіх раздзелаў Thread. Такім чынам, яны могуць выкарыстоўваць больш высокую прапускную здольнасць, прапускную здольнасць канала і пакрыццё гэтых інфраструктурных каналаў, пры гэтым падтрымліваючы маламагутныя прылады.
   • Нізкае энергазабеспячэнне: прылады эфектыўна ўзаемадзейнічаюць, каб забяспечыць палепшанае карыстанне з гадамі чаканага тэрміну службы пры нармальных умовах батарэі. Прылады звычайна могуць працаваць на працягу некалькіх гадоў ад батарэек тыпу АА з выкарыстаннем адпаведных працоўных цыклаў.
   • Эканамічна: сумяшчальныя чыпсэты і стэкі праграмнага забеспячэння ад розных вытворцаў каштуюць для масавага разгортвання і распрацаваны з нуля, каб мець надзвычай нізкае энергаспажыванне.
5.  OpenThread
   • OpenThread, выпушчаны Google, з'яўляецца рэалізацыяй Thread® з адкрытым зыходным кодам. Google выпусціў OpenThread, каб зрабіць сеткавую тэхналогію, якая выкарыстоўваецца ў прадуктах Google Nest, больш даступнай для распрацоўшчыкаў, каб паскорыць распрацоўку прадуктаў для падлучаных дамоў і камерцыйных будынкаў.
   • З вузкім узроўнем абстракцыі платформы і невялікім аб'ёмам памяці OpenThread вельмі партатыўны. Ён падтрымлівае як сістэму на чыпе (SoC), так і радыёкапрацэсар (RCP).
   • OpenThread вызначае надзейны, бяспечны і маламагутны пратакол бесправадной сувязі паміж прыладамі на аснове IPv6 для хатніх і камерцыйных будынкаў. Ён рэалізуе ўсе функцыі, вызначаныя ў спецыфікацыі патоку 1.1.1, спецыфікацыі патоку 1.2, спецыфікацыі патоку 1.3.0 і чарнавіку спецыфікацыі патоку 1.4 (на момант выпуску гэтага дакумента).
   • Silicon Labs укараніла пратакол на аснове OpenThread, адаптаваны для працы з абсталяваннем Silicon Labs. Гэты пратакол даступны на GitHub, а таксама ў выглядзе камплекта для распрацоўкі праграмнага забеспячэння (SDK), усталяванага разам з Simplicity Studio 5. SDK з'яўляецца цалкам пратэставаным здымкам крыніцы Gi-tHub. Ён падтрымлівае больш шырокі спектр абсталявання, чым версія GitHub, і ўключае ў сябе дакументацыю і прыкладample прыкладання недаступныя на GitHub.

Thread Technology Overview

1. IEEE 802.15.4
   • Спецыфікацыя IEEE 802.15.4-2006 з'яўляецца стандартам для бесправадной сувязі, які вызначае бесправадныя ўзроўні кіравання доступам да асяроддзя (MAC) і фізічны (PHY), якія працуюць на хуткасці 250 кбіт/с у дыяпазоне 2.4 ГГц, з дарожнай картай да дыяпазонаў субГГц (IEEE 802.15.4. Спецыфікацыя 2006-802.15.4). Распрацаваны з улікам нізкай магутнасці, XNUMX падыходзіць для прыкладанняў, якія звычайна ўключаюць вялікую колькасць вузлоў.
   • Узровень MAC 802.15.4 выкарыстоўваецца для базавай апрацоўкі паведамленняў і кантролю перагрузкі. Гэты ўзровень MAC уключае механізм множнага доступу з адчуваннем апорнай (CSMA) для прылад, якія праслухоўваюць чысты канал, а таксама канальны ўзровень для апрацоўкі паўторных спроб і пацверджання паведамленняў для надзейнай сувязі паміж сумежнымі прыладамі. Шыфраванне ўзроўню MAC выкарыстоўваецца для паведамленняў на аснове ключоў, устаноўленых і настроеных вышэйшымі ўзроўнямі праграмнага стэка. Сеткавы ўзровень заснаваны на гэтых асноўных механізмах для забеспячэння надзейнай скразной сувязі ў сетцы.
   • Пачынаючы са спецыфікацыі Thread 1.2, некалькі аптымізацый спецыфікацыі IEEE 802.15.4-2015 былі рэалізаваны, каб зрабіць сеткі Thread больш надзейнымі, спагаднымі і маштабуемымі:
   • Палепшанае чаканне кадраў: павялічвае час аўтаномнай працы і хуткасць рэагавання канчатковай прылады ў рэжыме сну (SED), памяншаючы колькасць паведамленняў, якія SED можа адпраўляць па эфіры. Любы пакет даных, які паступае з SED (а не толькі запыты даных), можа быць пацверджаны наяўнасцю маючых адбыцца даных даных.
   • Enhanced Keepalive: памяншае аб'ём трафіку, неабходнага для падтрымання сувязі паміж SED і бацькам, разглядаючы любое паведамленне даных як сеткавую перадачу ў стане падтрымання актыўнасці.
   • Каардынаваў СampLED Listening (CSL): гэтая функцыя спецыфікацыі IEEE 802.15.4-2015 дазваляе лепш сінхранізаваць SED і бацькоўскую прыладу шляхам планавання сінхранізаваных перыядаў перадачы/атрымання без перыядычных запытаў даных. Гэта дазваляе выкарыстоўваць маламагутныя прылады з нізкай затрымкай спасылкі і сетку з меншай верагоднасцю сутыкненняў паведамленняў.
   • Палепшанае зандзіраванне ACK: гэтая функцыя спецыфікацыі IEEE 802.15.4-2015 дазваляе ініцыятару дэталёва кантраляваць запыты метрыкі спасылак, адначасова эканомячы энергію за кошт паўторнага выкарыстання звычайных шаблонаў трафіку даных, а не асобных паведамленняў праверкі.
2. Архітэктура сеткі патокаў
   1. Жылая архітэктура
      Карыстальнікі звязваюцца з хатняй сеткай Thread са сваёй прылады (смартфона, планшэта або камп'ютара) праз Wi-Fi у хатняй сетцы (HAN) або з дапамогай воблачнага прыкладання. Наступны малюнак ілюструе ключавыя тыпы прылад у сеткавай архітэктуры Thread.

Малюнак 2.1. Архітэктура сеткі патокаў
Наступныя тыпы прылад уключаны ў сетку Thread, пачынаючы з сеткі Wi-Fi:

• Памежныя маршрутызатары забяспечваюць падключэнне ад сеткі 802.15.4 да сумежных сетак на іншых фізічных узроўнях (Wi-Fi, Ethernet і г.д.). Памежныя маршрутызатары прадастаўляюць паслугі для прылад у сетцы 802.15.4, уключаючы паслугі маршрутызацыі і выяўленне паслуг для аперацый па-за сеткай. У сетцы Thread можа быць адзін або некалькі памежных маршрутызатараў.
• Лідэр у сеткавым раздзеле Thread кіруе рэестрам прызначаных ідэнтыфікатараў маршрутызатара і прымае запыты ад прыдатных для маршрутызатара канцавых прылад (REED) на тое, каб стаць маршрутызатарамі. Лідэр вырашае, якія павінны быць маршрутызатары, і лідэр, як і ўсе маршрутызатары ў сетцы Thread, таксама можа мець даччыных прылад. Лідэр таксама прызначае і кіруе адрасамі маршрутызатараў з дапамогай CoAP (Constrained Appli-cation Protocol). Аднак уся інфармацыя, якая змяшчаецца ў Leader, прысутнічае ў іншых Thread Router. Такім чынам, калі Лідэр выходзіць з ладу або губляе сувязь з сеткай Thread, выбіраецца іншы Thread Router, які бярэ на сябе абавязкі Лідэра без умяшання карыстальніка.
• Патокавыя маршрутызатары прадастаўляюць паслугі маршрутызацыі сеткавым прыладам. Патокавыя маршрутызатары таксама забяспечваюць далучэнне і паслугі бяспекі для прылад, якія спрабуюць далучыцца да сеткі. Патокавыя маршрутызатары не прызначаны для спячага рэжыму і могуць пагоршыць сваю функцыянальнасць і стаць REED.
• REED могуць стаць Thread Router або Leader, але не абавязкова Border Router, які мае спецыяльныя ўласцівасці, такія як некалькі інтэрфейсаў. З-за тапалогіі сеткі або іншых умоў REED не дзейнічаюць як маршрутызатары. REED не перадаюць паведамленні і не забяспечваюць паслугі далучэння або бяспекі для іншых прылад у сетцы. Сетка кіруе і прасоўвае прыдатныя для маршрутызатара прылады да маршрутызатараў, калі гэта неабходна, без узаемадзеяння карыстальніка.
• Канчатковыя прылады, якія не падыходзяць для маршрутызатара, могуць быць або FED (поўныя канчатковыя прылады), або MED (мінімальныя канчатковыя прылады). MED не трэба відавочна сінхранізаваць з бацькам, каб мець зносіны.
• Спячыя канцавыя прылады (SED) звязваюцца толькі праз бацькоўскі маршрутызатар Thread Router і не могуць перасылаць паведамленні для іншых прылад.
• Сінхранізаваныя канцавыя прылады ў рэжыме сну (SSED) - гэта клас канцавых прылад у рэжыме сну, якія выкарыстоўваюць CSL з IEEE 802.15.4-2015 для падтрымання сінхранізаванага раскладу з бацькоўскім, пазбягаючы выкарыстання звычайных запытаў даных.

Камерцыйная архітэктура
Мадэль Thread Commercial выкарыстоўвае ключавыя тыпы прылад для жылой сеткі і дадае новыя канцэпцыі. Карыстальнікі звязваюцца з камерцыйнай сеткай праз прылады (смартфон, планшэт ці камп'ютар) праз Wi-Fi або праз сваю карпаратыўную сетку. Наступны малюнак ілюструе тапалогію камерцыйнай сеткі.

Малюнак 2.2. Тапалогія камерцыйнай сеткі

Паняцці:

• Мадэль Thread Domain падтрымлівае бясшвоўную інтэграцыю некалькіх сетак Thread, а таксама бясшвоўны інтэрфейс да сетак IPv6 без Thread. Асноўная перавага Thread Domain заключаецца ў тым, што прылады ў некаторай ступені гнуткія для далучэння да любой даступнай Thread Net, сканфігураванай з агульным Thread Domain, што зніжае неабходнасць ручнога планавання сеткі або дарагіх ручных рэканфігурацый, калі памер сеткі або аб'ём дадзеных маштабуюцца уверх.
• Магістральныя памежныя маршрутызатары (BBR) - гэта клас памежных маршрутызатараў у камерцыйнай прасторы, якія палягчаюць сінхранізацыю некалькіх сегментаў сеткі ў Thread Domain і дазваляюць шырокамаштабнае шматадраснае распаўсюджванне ў і з кожнай асобнай сеткі ў Thread Do-main. Сетка Thread, якая з'яўляецца часткай большага дамена, павінна мець хаця б адзін «Асноўны» BBR і можа мець некалькі «Другасных» BBR для безадмоўнага рэзервавання. BBR звязваюцца адзін з адным па магістралі, якая злучае ўсе сеткі Thread.
• Магістральная спасылка - гэта спасылка IPv6 без патокаў, да якой BBR падключаецца з дапамогай знешняга інтэрфейсу, які выкарыстоўваецца для рэалізацыі пратаколу магістральнай сувязі патоку (TBLP) для сінхранізацыі з іншымі BBR.
• Патокавыя прылады ў камерцыйнай рэалізацыі наладжваюцца з выкарыстаннем даменаў патокаў і ўнікальных адрасоў дамена (DUA). DUA прылады ніколі не змяняецца на працягу ўсяго тэрміну службы, з'яўляючыся часткай дамена Thread. Гэта палягчае міграцыю паміж рознымі сеткамі Thread у адным дамене і гарантуе, што адпаведныя BBR палягчаюць маршрутызацыю праз некалькі сетак Thread.

Гэтыя паняцці праілюстраваны на наступным малюнку:

Малюнак 2.3. Тэмавая мадэль дамена
Няма адзінай кропкі адмовы

• Стэк Thread распрацаваны так, каб не мець ніводнай кропкі адмовы. Нягледзячы на ​​тое, што ў сістэме ёсць шэраг прылад, якія выконваюць спецыяльныя функцыі, Thread распрацаваны такім чынам, што іх можна замяніць без уплыву на бягучую працу сеткі або прылад. Напрыкладample, спячая канцавая прылада патрабуе бацькоўскага прылады для сувязі, так што гэта бацькоўскі ўяўляе сабой адзіную кропку адмовы для яго сувязі. Аднак канцавая прылада ў рэжыме сну можа выбраць іншую бацькоўскую прыладу, калі яна недаступная. Гэты пераход не павінен быць бачны карыстальніку.
  Нягледзячы на ​​тое, што сістэма распрацавана без адзінай кропкі адмовы, пры пэўных тапалогіях будуць асобныя прылады, якія не маюць магчымасці рэзервовага капіявання. Напрыкладampле, у сістэме з адзінай мяжой
• Маршрутызатар, калі памежны маршрутызатар страчвае харчаванне, няма магчымасці пераключыцца на альтэрнатыўны памежны маршрутызатар. У гэтым выпадку павінна адбыцца рэканфігурацыя памежнага маршрутызатара.
• Пачынаючы са спецыфікацыі патоку 1.3.0, памежныя маршрутызатары, якія сумесна выкарыстоўваюць інфраструктурную сувязь, могуць спрыяць адсутнасці адзінай кропкі збою ў розных серадах (напрыклад, Wi-Fi або Ethernet), выкарыстоўваючы паток
• Канал інкапсуляцыі радыё (TREL). Дзякуючы гэтай функцыі зніжаецца верагоднасць утварэння раздзелаў Thread па спасылках.

Асновы стэка IP

1. Звяртаючыся
   • Прылады ў стэку Thread падтрымліваюць архітэктуру адрасавання IPv6, як гэта вызначана ў RFC 4291 (https://tools.ietf.org/html/rfc4291: Архітэктура адрасавання IP версіі 6). Прылады падтрымліваюць Unique
   • Лакальны адрас (ULA), унікальны адрас дамена (DUA) у мадэлі дамена Thread і адзін або некалькі адрасоў Global Unicast Address (GUA) у залежнасці ад даступных рэсурсаў.
   • Старэйшыя біты адраса IPv6 вызначаюць сетку, а астатнія - канкрэтныя адрасы ў гэтай сетцы. Такім чынам, усе рэкламныя адрасы ў адной сетцы маюць аднолькавыя першыя N біт. Тыя першыя
   • N біт называюцца «прэфіксам». “/64” паказвае, што гэта адрас з 64-бітным прэфіксам. Прылада, якая запускае сетку, выбірае прэфікс /64, які затым выкарыстоўваецца ва ўсёй сетцы. Прэфікс - ULA (https://tools.ietf.org/html/rfc4193: Унікальныя лакальныя IPv6 Unicast-адрасы). У сетцы таксама можа быць адзін або некалькі памежных маршрутызатараў, кожны з якіх можа мець або не мець /64, які потым можна выкарыстоўваць для стварэння ULA або GUA. Прылада ў сетцы выкарыстоўвае свой адрас EUI-64 (64-бітны пашыраны ўнікальны ідэнтыфікатар), каб атрымаць ідэнтыфікатар інтэрфейсу, як гэта вызначана ў Раздзеле 6 RFC 4944 (https://tools.ietf.org/html/rfc4944: перадача пакетаў IPv6 праз сеткі IEEE 802.15.4). Прылада будзе падтрымліваць лакальны IPv6-адрас спасылкі, настроены з EUI-64 вузла ў якасці ідэнтыфікатара інтэрфейсу з добра вядомым лакальным прэфіксам спасылкі FE80::0/64, як гэта вызначана ў RFC 4862 (https://tools.ietf.org/html/rfc4862: Аўтаканфігурацыя адрасоў без захавання стану IPv6) і RFC 4944.
   • Прылады таксама падтрымліваюць адпаведныя шматадрасныя адрасы. Гэта ўключае ў сябе шматадрасную рассылку па лакальнай спасылцы на ўсе вузлы, лакальную шматадрасную рассылку па спасылцы на ўсіх маршрутызатарах, шматадрасную рассылку па адным вузле і лакальную шматадрасную сеткавую перадачу. З наяўнасцю магістральнага памежнага маршрутызатара ў мадэлі дамена прылады могуць таксама падтрымліваць шматадрасныя адрасы большага аб'ёму, калі яны зарэгістраваны для іх.
   • Кожнай прыладзе, якая далучаецца да сеткі, прысвойваецца 2-байтны кароткі адрас у адпаведнасці са спецыфікацыяй IEEE 802.15.4-2006. Для маршрутызатараў гэты адрас прызначаецца з выкарыстаннем старэйшых бітаў у полі адраса.
   • Затым дзецям прысвойваецца кароткі адрас, выкарыстоўваючы старэйшыя біты іх бацькоў і адпаведныя малодшыя біты для іх адраса. Гэта дазваляе любой іншай прыладзе ў сетцы зразумець месцазнаходжанне даччынай маршрутызацыі, выкарыстоўваючы старэйшыя біты свайго адраснага поля.
2. 6LoWPAN
   • 6LoWPAN расшыфроўваецца як «IPv6 праз бесправадныя персанальныя сеткі малой магутнасці». Асноўная мэта 6LoWPAN - перадаваць і атрымліваць пакеты IPv6 па спасылках 802.15.4. Пры гэтым ён павінен прыстасавацца да максімальнага памеру кадра 802.15.4, які адпраўляецца па эфіры. У каналах Ethernet пакет з памерам максімальнай адзінкі перадачы IPv6 (MTU) (1280 байт) можа быць лёгка адпраўлены ў выглядзе аднаго кадра па спасылцы. У выпадку 802.15.4 6LoWPAN дзейнічае як узровень адаптацыі паміж сеткавым узроўнем IPv6 і канальным узроўнем 802.15.4. Гэта вырашае праблему перадачы IPv6
   • MTU шляхам фрагментацыі пакета IPv6 у адпраўніка і паўторнай зборкі яго ў атрымальніка.
     6LoWPAN таксама забяспечвае механізм сціску, які памяншае памеры загалоўкаў IPv6, якія адпраўляюцца па эфіры, і, такім чынам, памяншае накладныя выдаткі на перадачу. Чым менш біт адпраўляецца па эфіры, тым менш энергіі спажываецца прыладай. Thread цалкам выкарыстоўвае гэтыя механізмы для эфектыўнай перадачы пакетаў па сетцы 802.15.4. RFC 4944 (https://tools.ietf.org/html/rfc4944) і RFC 6282 (https://tools.ietf.org/html/rfc6282) падрабязна апісаць метады, з дапамогай якіх ажыццяўляецца фрагментацыя і сціск загалоўкаў.
3. Пераадрасацыя спасылкавага ўзроўню
   Яшчэ адной важнай асаблівасцю ўзроўню 6LoWPAN з'яўляецца перасылка пакетаў канальнага ўзроўню. Гэта забяспечвае вельмі эфектыўны механізм з нізкімі накладнымі выдаткамі для перасылкі шматразовых пакетаў у ячэістай сетцы. Thread выкарыстоўвае маршрутызацыю ўзроўню IP з перанакіраваннем пакетаў на канальным узроўні.
   Thread выкарыстоўвае канальны ўзровень пераадрасацыі для перанакіравання пакетаў на аснове табліцы IP-маршрутызацыі. Каб дасягнуць гэтага, загаловак сеткі 6LoWPAN выкарыстоўваецца ў кожным пакеце з некалькімі скачкамі (гл. наступны малюнак).
   • Малюнак 3.1. Фармат загалоўка сеткі
   • У Thread узровень 6LoWPAN запаўняе інфармацыю загалоўка Mesh 16-бітным кароткім адрасам ініцыятара і 16-бітным адрасам крыніцы канчатковага пункта прызначэння. Перадатчык шукае 16-бітны кароткі адрас наступнага скачка ў табліцы маршрутызацыі, а затым адпраўляе кадр 6LoWPAN на 16-бітны кароткі адрас наступнага скачка ў якасці пункта прызначэння. Прылада наступнага скачка атрымлівае пакет, шукае наступны скачок у
   • Табліца маршрутызацыі / табліца суседзяў, памяншае колькасць пераходаў у загалоўку сеткі 6LoWPAN, а затым адпраўляе пакет на наступны пераход або канчатковы 16-бітны кароткі адрас у якасці прызначэння.
   • Інкапсуляцыя 6LoWPAN
     Пакеты 6LoWPAN пабудаваны па тым жа прынцыпе, што і пакеты IPv6, і ўтрымліваюць складзеныя загалоўкі для кожнай дадатковай функцыі. Кожнаму загалоўку 6LoWPAN папярэднічае значэнне адпраўкі, якое вызначае тып загалоўка (гл. наступны малюнак).
4. Інкапсуляцыя 6LoWPAN
   Пакеты 6LoWPAN пабудаваны па тым жа прынцыпе, што і пакеты IPv6, і ўтрымліваюць складзеныя загалоўкі для кожнай дадатковай функцыі. Кожнаму загалоўку 6LoWPAN папярэднічае значэнне адпраўкі, якое вызначае тып загалоўка (гл. наступны малюнак).
   Малюнак 3.2. Агульны фармат пакета 6LoWPAN
   Thread выкарыстоўвае наступныя тыпы загалоўкаў 6LoWPAN:
   • Загаловак сеткі (выкарыстоўваецца для пераадрасацыі ўзроўню спасылак)
   • Загаловак фрагментацыі (выкарыстоўваецца для фрагментацыі пакета IPv6 на некалькі пакетаў 6LoWPAN)
   • Загаловак сціску загалоўкаў (выкарыстоўваецца для сціску загалоўкаў IPv6)
   • Спецыфікацыя 6LoWPAN прадугледжвае, што калі прысутнічае больш за адзін загаловак, яны павінны з'яўляцца ў парадку, згаданым вышэй. Наступныя эксampпакеты 6LoWPAN, адпраўленыя па эфіры.
   • На наступным малюнку карысная нагрузка 6LoWPAN складаецца са сціснутага загалоўка IPv6 і астатняй карыснай нагрузкі IPv6.
   • Малюнак 3.3. Пакет 6LoWPAN, які змяшчае карысную нагрузку IPv6 са сціснутым загалоўкам IPv6
   • На наступным малюнку карысная нагрузка 6LoWPAN змяшчае загаловак IPv6 і частку карыснай нагрузкі IPv6.
   • Малюнак 3.4. Пакет 6LoWPAN, які змяшчае загаловак Mesh, загаловак фрагментацыі і загаловак сціску. Астатняя карысная нагрузка будзе перададзена ў наступных пакетах у фармаце, паказаным на наступным малюнку.
   • Малюнак 3.5. 6LoWPAN Наступны фрагмент
5. ICMP
   Патокавыя прылады падтрымліваюць пратакол Інтэрнэт-кантрольных паведамленняў версіі 6 (ICMPv6), як гэта вызначана ў RFC 4443, Інтэрнэт-пратакол кантрольных паведамленняў (ICMPv6) для спецыфікацыі Інтэрнэт-пратакола версіі 6 (IPv6). Яны таксама падтрымліваюць рэха-запыты і рэха-адказы.
6. UDP
   Стэк Thread падтрымлівае User DatagПратакол ram (UDP), як гэта вызначана ў RFC 768, User Datagпратакол ram.
7. TCP
   Стэк Thread падтрымлівае варыянт пратаколу кіравання транспартам (TCP), які называецца «TCPlp» (TCP Low Power) (гл. usenix-NSDI20). Прылада, сумяшчальная з патокамі, рэалізуе ролі ініцыятара і слухача TCP, як апісана ў:
   • RFC 793, Пратакол кіравання перадачай
   • RFC 1122, Патрабаванні да інтэрнэт-хастоў
   • Спецыфікацыя патоку 1.3.0 і вышэй: існуючыя рэалізацыі TCP звычайна не настроены на аптымальную працу ў бесправадных ячэістых сетках і з абмежаванымі памерамі кадраў 802.15.4. Такім чынам, спецыфікацыя вызначае элементы і значэнні параметраў, неабходныя для эфектыўнай рэалізацыі TCP у паточных сетках (гл. спецыфікацыю патокаў 1.3.0, раздзел 6.2 TCP).
8. SRP
   • Пратакол рэгістрацыі паслуг (SRP), як гэта вызначана ў Пратаколе рэгістрацыі паслуг для выяўлення паслуг на аснове DNS, выкарыстоўваецца на прыладах Thread, пачынаючы са спецыфікацыі патокаў 1.3.0. Павінен існаваць рэестр паслуг, які падтрымліваецца памежным маршрутызатарам. Кліенты SRP у ячэістай сетцы могуць зарэгістравацца, каб прапанаваць розныя паслугі. Сервер SRP прымае запыты выяўлення на аснове DNS і дадаткова прапануе крыптаграфію з адкрытым ключом для бяспекі разам з іншымі нязначнымі паляпшэннямі для лепшай падтрымкі абмежаваных кліентаў.

Тапалогія сеткі

1. Сеткавы адрас і прылады
   • Стэк Thread падтрымлівае поўную ячэістую сувязь паміж усімі маршрутызатарамі ў сетцы. Фактычная тапалогія заснавана на колькасці маршрутызатараў у сетцы. Калі ёсць толькі адзін маршрутызатар, то сетка ўтварае зорку. Калі маецца больш за адзін маршрутызатар, сетка фармуецца аўтаматычна (гл. 2.2 Архітэктура сеткі патокаў).
2. Ячэістыя сеткі
   • Убудаваныя ячэістыя сеткі робяць радыёсістэмы больш надзейнымі, дазваляючы радыёстанцыям перадаваць паведамленні для іншых радыёстанцый. Напрыкладampнапрыклад, калі вузел не можа адправіць паведамленне непасрэдна іншаму вузлу, убудаваная ячэістая сетка рэтранслюе паведамленне праз адзін або некалькі прамежкавых вузлоў дзённіка. Як абмяркоўвалася ў раздзеле 5.3 Маршрутызацыя, усе вузлы маршрутызатара ў стэку патокаў падтрымліваюць маршруты і злучэнне адзін з адным, таму сетка пастаянна падтрымліваецца і злучаецца. У сетцы Thread існуе абмежаванне ў 64 адрасы маршрутызатараў, але ўсе яны не могуць быць выкарыстаны адначасова. Гэта дае час для паўторнага выкарыстання адрасоў выдаленых прылад.
   • У ячэістай сетцы канцавыя прылады ў рэжыме сну або прыдатныя для маршрутызатара прылады не маршрутызуюць для іншых прылад. Гэтыя прылады адпраўляюць паведамленні бацькам, якія з'яўляюцца маршрутызатарам. Гэты бацькоўскі маршрутызатар апрацоўвае аперацыі маршрутызацыі для сваіх даччыных прылад.

Маршрутызацыя і падключэнне да сеткі

Сетка Thread мае да 32 актыўных маршрутызатараў, якія выкарыстоўваюць маршрутызацыю наступнага скачка для паведамленняў на аснове табліцы маршрутызацыі. Табліца маршрутызацыі падтрымліваецца стэкам Thread, каб гарантаваць, што ўсе маршрутызатары маюць падключэнне і абноўленыя шляхі для любога іншага маршрутызатара ў сетцы. Усе маршрутызатары абменьваюцца з іншымі маршрутызатарамі коштам маршрутызацыі да іншых маршрутызатараў у сетцы ў сціснутым фармаце з выкарыстаннем Mesh Link Establishment (MLE).

1.  Паведамленні MLE
   • Паведамленні Mesh Link Establishment (MLE) выкарыстоўваюцца для ўстанаўлення і наладжвання бяспечных радыёсувязяў, выяўлення суседніх прылад і падтрымання выдаткаў на маршрутызацыю паміж прыладамі ў сетцы. MLE працуе ніжэй за ўзровень маршрутызацыі і выкарыстоўвае лакальныя аднаадрасныя і шматадрасныя перадачы паміж маршрутызатарамі.
   • Паведамленні MLE выкарыстоўваюцца для ідэнтыфікацыі, канфігурацыі і бяспекі спасылак на суседнія прылады па меры змены тапалогіі і фізічнага асяроддзя. MLE таксама выкарыстоўваецца для размеркавання значэнняў канфігурацыі, якія абагульваюцца ў сетцы, такіх як канал і ідэнтыфікатар персанальнай сеткі (PAN). Гэтыя паведамленні могуць быць перанакіраваны простым флудам, як вызначана MPL (https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-roll-trickle-mcast-11: Шматадрасны пратакол для сетак з нізкім энергаспажываннем і стратамі (MPL)).
   • Паведамленні MLE таксама забяспечваюць улік асіметрычных выдаткаў на злучэнне пры ўстанаўленні выдаткаў на маршрутызацыю паміж дзвюма прыладамі. Кошт асіметрычнага злучэння часта сустракаецца ў сетках 802.15.4. Каб забяспечыць надзейнасць двухбаковага абмену паведамленнямі, важна ўлічваць кошт двухбаковай сувязі.
2. Адкрыццё і рамонт маршруту
   • Выяўленне маршруту па патрабаванні звычайна выкарыстоўваецца ў маламагутных сетках 802.15.4. Аднак выяўленне маршруту па патрабаванні каштуе дорага з пункту гледжання накладных выдаткаў і прапускной здольнасці сеткі, таму што прылады транслююць запыты на выяўленне маршруту праз сетку. У стэку Thread усе маршрутызатары абменьваюцца аднаразовымі пакетамі MLE, якія змяшчаюць інфармацыю аб кошце, з усімі іншымі маршрутызатарамі ў сетцы. Усе маршрутызатары маюць абноўленую інфармацыю аб кошце шляху да любога іншага маршрутызатара ў сетцы, таму выяўленне маршруту па патрабаванні не патрабуецца. Калі маршрут больш непрыдатны, маршрутызатары могуць выбраць наступны найбольш прыдатны маршрут да пункта прызначэння.
   • Маршрутызацыя да даччыных прылад ажыццяўляецца шляхам прагляду старэйшых бітаў даччынага адраса, каб вызначыць адрас бацькоўскага маршрутызатара. Пасля таго, як прылада даведаецца аб бацькоўскім маршрутызатары, яна ведае інфармацыю аб кошце шляху і інфармацыю аб наступным пераходзе для гэтай прылады.
   • Па меры змены кошту маршруту або тапалогіі сеткі змены распаўсюджваюцца па сетцы з дапамогай паведамленняў MLE з адным пераходам. Кошт маршрутызацыі заснаваны на якасці двухнакіраванай сувязі паміж дзвюма прыладамі. Якасць спасылкі ў кожным накірунку заснавана на маржы спасылкі на ўваходныя паведамленні ад гэтай суседняй прылады. Гэты індыкатар магутнасці ўваходнага сігналу (RSSI) супастаўляецца з якасцю сувязі ад 0 да 3. Значэнне 0 азначае невядомы кошт.
   • Калі маршрутызатар атрымлівае новае паведамленне MLE ад суседа, альбо ў яго ўжо ёсць запіс табліцы суседзяў для прылады, альбо ён дададзены. Паведамленне MLE утрымлівае ўваходны кошт ад суседа, таму ён абнаўляецца ў табліцы суседзяў маршрутызатара. Паведамленне MLE таксама змяшчае абноўленую інфармацыю аб маршрутызацыі для іншых маршрутызатараў, якая абнаўляецца ў табліцы маршрутызацыі.
   • Колькасць актыўных маршрутызатараў абмежавана колькасцю інфармацыі аб маршрутызацыі і кошце, якая можа ўтрымлівацца ў адным пакеце 802.15.4. У цяперашні час гэты ліміт складае 32 маршрутызатары.
3. Маршрутызацыя
   • Прылады выкарыстоўваюць звычайную IP-маршрутызацыю для перасылкі пакетаў. Табліца маршрутызацыі запаўняецца сеткавымі адрасамі і адпаведным наступным пераходам.
   • Дыстанцыйная вектарная маршрутызацыя выкарыстоўваецца для атрымання маршрутаў да адрасоў, якія знаходзяцца ў лакальнай сетцы. Пры маршрутызацыі ў лакальнай сетцы верхнія шэсць біт гэтага 16-бітнага адраса вызначаюць пункт прызначэння маршрутызатара.
   • Затым гэты бацькоўскі маршрутызатар адказвае за перанакіраванне да канчатковага пункта прызначэння на аснове астатняй часткі 16-бітнага адраса.
   • Для пазасеткавай маршрутызацыі памежны маршрутызатар паведамляе лідэру маршрутызатара аб канкрэтных прэфіксах, якія ён абслугоўвае, і распаўсюджвае гэтую інфармацыю ў выглядзе сеткавых даных у пакетах MLE. Сеткавыя даныя ўключаюць даныя прэфікса, які з'яўляецца самім прэфіксам, кантэкст 6LoWPAN, памежныя маршрутызатары і аўтаканфігурацыю адрасоў без захавання стану (SLAAC) або сервер DHCPv6 для гэтага прэфікса. Калі прылада павінна наладзіць адрас з выкарыстаннем гэтага прэфікса, яна звязваецца з адпаведным серверам SLAAC або DHCP для гэтага адраса. Сеткавыя даныя таксама ўключаюць у сябе спіс сервераў маршрутызацыі, якія з'яўляюцца 16-бітнымі адрасамі памежных маршрутызатараў па змаўчанні.
   • Акрамя таго, у камерцыйнай прасторы з мадэллю Thread Domain магістральны памежны маршрутызатар паведамляе лідэру маршрутызатара аб унікальным прэфіксе дамена, які ён абслугоўвае, каб паказаць, што гэтая сетка з'яўляецца часткай большага дамена Thread. Сеткавыя даныя для гэтага ўключаюць даныя прэфікса, кантэкст 6LoWPAN і памежны маршрутызатар ALOC. Для гэтага набору прэфіксаў не ўстаноўлены сцягі SLAAC або DHCPv6, аднак прызначэнне адраса адпавядае мадэлі без захавання стану. Акрамя таго, ёсць таксама TLV паслуг і сервераў, якія паказваюць магчымасці абслугоўвання «магістралі» гэтага памежнага маршрутызатара. Магчымасць выяўлення дублікатаў адрасоў па магістралі існуе для любой прылады, якая рэгіструе свой унікальны адрас дамена (DUA) у BBR. DUA прылады ніколі не змяняецца на працягу ўсяго тэрміну службы, з'яўляючыся часткай дамена Thread.
   • Гэта палягчае міграцыю паміж рознымі сеткамі Thread у адным дамене і гарантуе, што адпаведныя BBR палягчаюць маршрутызацыю праз некалькі сетак Thread. Па магістралі выкарыстоўваюцца стандартныя тэхналогіі маршрутызацыі IPv6, такія як IPv6 Neighbor Discovery (NS/NA згодна з RFC 4861) і Multicast Listener Discovery (MLDv2 згодна з RFC 3810).
   • Лідэр прызначаецца для адсочвання прыдатных для маршрутызатара прылад, якія становяцца маршрутызатарамі або дазваляюць маршрутызатарам перайсці на прылады, прыдатныя для маршрутызатараў. Гэты кіраўнік таксама прызначае і кіруе адрасамі маршрутызатара з дапамогай CoAP. Аднак уся інфармацыя, якая змяшчаецца ў гэтым Leader, таксама перыядычна паведамляецца іншым маршрутызатарам. Калі Лідэр выходзіць з сеткі, выбіраецца іншы маршрутызатар, які бярэ на сябе абавязкі Лідэра без умяшання карыстальніка.
   • Памежныя маршрутызатары адказваюць за апрацоўку сціску або пашырэння 6LoWPAN і адрасаванне пазасеткавых прылад. Магістральныя памежныя маршрутызатары адказваюць за апрацоўку MPL з інкапсуляцыяй IP-у-IP і дэкапсуляцыяй для шырокамаштабных шматадрасных перадач, якія ўваходзяць і выходзяць з сеткі.
   • Для атрымання дадатковай інфармацыі аб памежных маршрутызатарах глядзіце AN1256: Выкарыстанне Silicon Labs RCP з памежным маршрутызатарам OpenThread.
4. Паўторныя спробы і пацверджанні
   • У той час як UDP-паведамленні выкарыстоўваюцца ў стэку Thread, патрабуецца надзейная дастаўка паведамленняў, якая выконваецца з дапамогай гэтых лёгкіх механізмаў:
   • Паўторныя спробы на ўзроўні MAC – кожная прылада выкарыстоўвае пацвярджэнні MAC з наступнага скачка і паўторыць спробу паведамлення на ўзроўні MAC, калі паведамленне MAC ACK не атрымана.
   • Паўторныя спробы прыкладнога ўзроўню – прыкладны ўзровень можа вызначыць, ці з'яўляецца надзейнасць паведамлення крытычным параметрам. Калі гэта так, можна выкарыстоўваць скразны пратакол пацверджання і паўторных спроб, напрыклад, паўторныя спробы CoAP.

Далучэнне і эксплуатацыя сеткі

Thread дазваляе два спосабу злучэння:

• Падзяліцеся інфармацыяй аб уводзе ў эксплуатацыю непасрэдна на прыладу, выкарыстоўваючы метад па-за дыяпазонам. Гэта дазваляе накіраваць прыладу ў належную сетку з дапамогай гэтай інфармацыі.
• Устанавіце сеанс уводу ў эксплуатацыю паміж далучальнай прыладай і праграмай уводу ў эксплуатацыю на смартфоне, планшэце або web.
• Для камерцыйнай сеткі з даменнай мадэллю Thread аўтаномны працэс рэгістрацыі без умяшання карыстальніка, які прадастаўляе працоўныя сертыфікаты аб'яднальнікам пасля аўтэнтыфікацыі, вызначаецца спецыфікацыяй Thread 1.2. Аператыўны сертыфікат кадуе інфармацыю аб дамене для прылады і дазваляе бяспечна прадастаўляць галоўны ключ сеткі. Гэтая мадэль патрабуе рэгістратара або
• Інтэрфейс рэгістратара патокаў (TRI) на магістральным памежным маршрутызатары і палягчае сувязь са знешнім органам (MASA) з выкарыстаннем пратаколаў ANIMA/BRSKI/EST. Сетка, якая падтрымлівае гэтую мадэль уводу ў эксплуатацыю, называецца сеткай CCM.
• Для атрымання дадатковай інфармацыі пра ўвод у эксплуатацыю сетак Thread глядзіце раздзел 11. Увод прылады ў эксплуатацыю.
• Часта выкарыстоўваны метад далучэння 802.15.4 са сцягам далучэння дазволу ў карыснай нагрузцы маяка не выкарыстоўваецца ў сетках Thread. Гэты метад часцей за ўсё выкарыстоўваецца для далучэння кнопачнага тыпу, калі няма карыстальніцкага інтэрфейсу або пазадыяпазоннага канала да прылад. Гэты метад мае праблемы з кіраваннем прыладай у сітуацыях, калі даступна некалькі сетак, і ён таксама можа прадстаўляць пагрозу бяспецы.
• У сетках Thread усё далучэнне ініцыюецца карыстальнікам. Пасля далучэння аўтэнтыфікацыя бяспекі завяршаецца на ўзроўні прыкладання з дапамогай прылады для ўводу ў эксплуатацыю. Гэтая аўтэнтыфікацыя бяспекі абмяркоўваецца ў раздзеле 9. Бяспека.
• Прылады далучаюцца да сеткі як спячыя канцавыя прылады, канцавыя прылады (MED або FED) або REED. Толькі пасля таго, як REED далучыўся і даведаўся пра канфігурацыю сеткі, ён патэнцыйна можа запытаць, каб стаць a

Маршрутызатар нітак. Пасля далучэння прыладзе прадастаўляецца 16-бітны кароткі адрас на аснове бацькоўскай прылады. Калі прылада, прыдатная для маршрутызатара, становіцца Thread Router, Лідэр прысвойвае ёй адрас маршрутызатара. Выяўленне дублікатаў адрасоў для Thread Routers забяспечваецца цэнтралізаваным механізмам размеркавання адрасоў маршрутызатара, які знаходзіцца на Leader. Бацька нясе адказнасць за пазбяганне дублікатаў адрасоў для хост-прылад, таму што ён прызначае ім адрасы пасля далучэння.

1. Выяўленне сеткі
   • Выяўленне сеткі выкарыстоўваецца прыладай, якая далучаецца, каб вызначыць, якія сеткі 802.15.4 знаходзяцца ў дыяпазоне радыё. Прылада скануе ўсе каналы, выдае запыт на выяўленне MLE на кожным канале і чакае адказаў на выяўленне MLE. Паўторны адказ на выяўленне 802.15.4 MLE змяшчае карысную нагрузку з сеткавымі параметрамі, уключаючы ідэнтыфікатар набору сеткавых паслуг (SSID), пашыраны ідэнтыфікатар PAN і іншыя значэнні, якія паказваюць, ці прымае сетка новых членаў і ці падтрымлівае яна ўласны ўвод у эксплуатацыю.
   • Выяўленне сеткі не патрабуецца, калі прылада была ўключана ў сетку, таму што яна ведае канал і пашыраны ідэнтыфікатар PAN для сеткі. Затым гэтыя прылады падключаюцца да сеткі з дапамогай матэрыялу для ўводу ў эксплуатацыю.
2. Дадзеныя MLE
   • Пасля таго, як прылада падключылася да сеткі, для яе ўдзелу ў сетцы патрабуецца розная інфармацыя. MLE прадастаўляе паслугі для прылады па адпраўцы індывідуальнай перадачы на ​​суседнюю прыладу для запыту сеткавых параметраў і абнаўлення выдаткаў на спасылку для суседзяў. Калі новая прылада далучаецца, яна таксама выконвае адказ на выклік, каб усталяваць лічыльнікі кадраў бяспекі, як апісана ў раздзеле 9. Бяспека.
   • Усе прылады падтрымліваюць перадачу і прыём паведамленняў канфігурацыі MLE link. Гэта ўключае ў сябе паведамленні «запыт спасылкі», «прыняцце спасылкі» і «прыняцце і запыт спасылкі».
   • Абмен MLE выкарыстоўваецца для канфігурацыі або абмену наступнай інфармацыяй:
   • 16-бітны кароткі і 64-бітны EUI 64 доўгі адрас суседніх прылад
   • Інфармацыя аб магчымасцях прылады, у тым ліку пра тое, ці з'яўляецца гэта канчатковая прылада ў рэжыме сну, і цыкле сну прылады
   • Суседская сувязь каштуе, калі Thread Router
   • Ахоўны матэрыял і лічыльнікі кадраў паміж прыладамі
   • Маршрутызацыя каштуе да ўсіх іншых Thread Router ў сетцы
   • Збор і распаўсюджванне метрык спасылак пра розныя значэнні канфігурацыі спасылак
   • Заўвага: Паведамленні MLE шыфруюцца, за выключэннем аперацый першапачатковай загрузкі вузла, калі новая прылада не атрымала матэрыял бяспекі.
3.  CoAP
   Пратакол абмежаванага прымянення (CoAP), як гэта вызначана ў RFC 7252 (https://tools.ietf.org/html/rfc7252: Constrained Application Proto-col (CoAP)) - гэта спецыялізаваны транспартны пратакол для выкарыстання з абмежаванымі вузламі і сеткамі з нізкім энергаспажываннем. CoAP забяспечвае мадэль узаемадзеяння запыт/адказ паміж канцавымі кропкамі прыкладанняў, падтрымлівае ўбудаванае выяўленне сэрвісаў і рэсурсаў і ўключае ключавыя канцэпцыі web такія як URLс. CoAP выкарыстоўваецца ў Thread для канфігурацыі адрасоў ячэістай сеткі і шматадрасных адрасоў, неабходных прыладам. Акрамя таго, CoAP таксама выкарыстоўваецца для паведамленняў кіравання, такіх як атрыманне і ўстаноўка дыягнастычнай інфармацыі і іншых сеткавых даных на актыўных маршрутызатарах Thread.
4. DHCPv6
   DHCPv6, як гэта вызначана ў RFC 3315, выкарыстоўваецца як пратакол кліент-сервер для кіравання канфігурацыяй прылад у сетцы. DHCPv6 выкарыстоўвае UDP для запыту даных з сервера DHCP (https://www.ietf.org/rfc/rfc3315.txt: Пратакол дынамічнай канфігурацыі хаста для IPv6 (DHCPv6)).
   Служба DHCPv6 выкарыстоўваецца для канфігурацыі:
   • Сеткавыя адрасы
   • Шматадрасныя адрасы, неабходныя прыладам
   • Паколькі кароткія адрасы прызначаюцца з сервера з дапамогай DHCPv6, выяўленне дублікатаў адрасоў не патрабуецца. DHCPv6 таксама выкарыстоўваецца памежнымі маршрутызатарамі, якія прызначаюць адрасы на аснове прэфікса, які яны падаюць.
5. СЛААК
   SLAAC (аўтаканфігурацыя адрасоў без захавання стану), як гэта вызначана ў RFC 4862 (https://tools.ietf.org/html/rfc4862: IPv6 Stateless Address Auto-configuration) - гэта метад, пры якім памежны маршрутызатар прызначае прэфікс, а затым апошнія 64 біта яго адраса выходзяць маршрутызатарам. Механізм аўтаматычнай канфігурацыі без захавання стану IPv6 не патрабуе ручной канфігурацыі хастоў, мінімальнай (калі ёсць) канфігурацыі маршрутызатараў і дадатковых сервераў. Механізм без захавання стану дазваляе хасту генераваць уласныя адрасы, выкарыстоўваючы камбінацыю лакальна даступнай інфармацыі і інфармацыі, абвешчанай маршрутызатарамі.
6. SRP
   Пратакол рэгістрацыі паслуг (SRP), як гэта вызначана ў Пратаколе рэгістрацыі паслуг для выяўлення паслуг на аснове DNS, выкарыстоўваецца на прыладах Thread, пачынаючы са спецыфікацыі патокаў 1.3.0. Павінен існаваць рэестр паслуг, які падтрымліваецца памежным маршрутызатарам. Кліенты SRP у ячэістай сетцы могуць зарэгістравацца, каб прапанаваць розныя паслугі. Сервер SRP прымае запыты выяўлення на аснове DNS і дадаткова прапануе крыптаграфію з адкрытым ключом для бяспекі разам з іншымі нязначнымі паляпшэннямі для лепшай падтрымкі абмежаваных кліентаў.

Кіраванне

1. ICMP
   Усе прылады падтрымліваюць паведамленні пра памылкі Інтэрнэт-пратаколу кантрольных паведамленняў для IPv6 (ICMPv6), а таксама рэха-запыты і рэха-адказы.
2. Кіраванне прыладамі
   Прыкладны ўзровень на прыладзе мае доступ да набору інфармацыі аб кіраванні прыладай і дыягностыцы, якую можна выкарыстоўваць лакальна або збіраць і адпраўляць на іншыя прылады кіравання.
   На ўзроўнях 802.15.4 PHY і MAC прылада прадастаўляе наступную інфармацыю ўзроўню кіравання:
   • Адрас EUI 64
   • 16-бітны кароткі адрас
   •  Інфармацыя аб магчымасці
   • ID PAN
   • Адпраўленыя і атрыманыя пакеты
   • Актэты адпраўленыя і атрыманыя
   • Пакеты, адкінутыя пры перадачы або атрыманні
   • Памылкі бяспекі
   • Колькасць спроб MAC
3. Кіраванне сеткай
   Сеткавы ўзровень на прыладзе таксама дае інфармацыю аб кіраванні і дыягностыцы, якую можна выкарыстоўваць лакальна або адпраўляць на іншыя прылады кіравання. Сеткавы ўзровень забяспечвае спіс адрасоў IPv6, табліцу суседзяў і даччын, а таксама табліцу маршрутызацыі.

Пастаянныя дадзеныя

Прылады, якія працуюць у палявых умовах, могуць быць скінуты выпадкова або наўмысна па розных прычынах. Прыладам, якія былі скінуты, трэба перазапусціць сеткавыя аперацыі без умяшання карыстальніка. Каб гэта было зроблена паспяхова, энерганезалежнае сховішча павінна захоўваць наступную інфармацыю:

• Інфармацыя пра сетку (напрыклад, ідэнтыфікатар PAN)
• Ахоўны матэрыял
• Адрасная інфармацыя з сеткі для фарміравання IPv6-адрасоў для прылад

$Бяспека

• Патокавыя сеткі - гэта бесправадныя сеткі, якія неабходна абараняць ад нападаў па паветры (OTA). Яны таксама падключаны да Інтэрнэту і таму павінны быць абаронены ад інтэрнэт-атак. Многія з прыкладанняў, якія распрацоўваюцца для Thread, будуць выкарыстоўваць шырокі спектр выкарыстанняў, якія патрабуюць працяглых перыядаў працы без нагляду і нізкага энергаспажывання. У выніку бяспека сетак Thread вельмі важная.
• Thread выкарыстоўвае агульнасеткавы ключ, які выкарыстоўваецца на ўзроўні доступу да медыя (MAC) для шыфравання. Гэты ключ выкарыстоўваецца для стандартнай аўтэнтыфікацыі і шыфравання IEEE 802.15.4-2006. Бяспека IEEE 802.15.4-2006 абараняе сетку Thread ад бесправадных атак з-за межаў сеткі. Кампраметацыя любога асобнага вузла патэнцыйна можа раскрыць агульнасеткавы ключ. У выніку звычайна гэта не адзіная форма бяспекі, якая выкарыстоўваецца ў сетцы Thread. Кожны вузел у сетцы Thread абменьваецца лічыльнікамі кадраў са сваімі суседзямі праз рукапацісканне MLE. Гэтыя лічыльнікі кадраў дапамагаюць абараніцца ад нападаў прайгравання. (Для атрымання дадатковай інфармацыі аб MLE гл. Спецыфікацыю патоку.) Паток дазваляе прыкладанню выкарыстоўваць любы пратакол бяспекі ў Інтэрнэце для скразной сувязі.
• Вузлы хаваюць як свае агульнаячэістыя інтэрфейсы IP-адрасоў, так і пашыраныя ідэнтыфікатары MAC шляхам іх рандомізацыі. Стандартны EUI64, падпісаны на вузел, выкарыстоўваецца ў якасці зыходнага адраса толькі падчас пачатковай фазы далучэння. Пасля таго, як вузел далучаецца да сеткі, вузел выкарыстоўвае ў якасці крыніцы альбо адрас, заснаваны на двухбайтавым ідэнтыфікатары вузла, альбо адзін са сваіх выпадковых адрасоў, згаданых вышэй. EUI64 не выкарыстоўваецца ў якасці зыходнага адраса пасля далучэння вузла да сеткі.

Кіраванне сеткай таксама павінна быць бяспечным. Прыкладанне для кіравання сеткай Thread можна запусціць на любой прыладзе, падключанай да Інтэрнэту. Калі гэтая прылада сама па сабе не з'яўляецца членам сеткі Thread, яна павінна спачатку ўсталяваць бяспечны Datagзлучэнне ram Transport Layer Security (DTLS) з Thread Border Router. Кожная сетка Thread мае парольную фразу кіравання, якая выкарыстоўваецца для ўстанаўлення гэтага злучэння. Пасля падключэння праграмы кіравання да сеткі Thread новыя прылады можна дадаваць у сетку.

1. 802.15.4 Бяспека
   • Спецыфікацыя IEEE 802.15.4-2006 апісвае пратаколы бесправаднога доступу і доступу да медыя для PAN і HAN. Гэтыя пратаколы прызначаны для ўкаранення на спецыяльных радыёпрыладах, такіх як тыя, што даступныя ў Silicon Labs. IEEE 802.15.4-2006 падтрымлівае мноства прыкладанняў, многія з якіх з'яўляюцца адчувальнымі да бяспекі. Напрыкладample, разгледзім выпадак прыкладання сістэмы сігналізацыі, якая кантралюе заселенасць будынка. Калі сетка неабароненая і зламыснік атрымлівае доступ да сеткі, паведамленні могуць трансліравацца, каб стварыць ілжывую трывогу, змяніць існуючую трывогу або адключыць законную трывогу. Кожная з гэтых сітуацый стварае значную небяспеку для жыхароў будынка.
   • Многія прыкладанні патрабуюць канфідэнцыяльнасці, а большасць таксама патрабуе абароны цэласнасці. 802-15.4-2006 адпавядае гэтым патрабаванням, выкарыстоўваючы пратакол бяспекі канальнага ўзроўню з чатырма базавымі службамі бяспекі:
   • Кантроль доступу
   • Цэласнасць паведамлення
   • Канфідэнцыяльнасць паведамленняў
   • Абарона ад прайгравання
   • Абарона ад прайгравання, прадугледжаная IEEE 802.15.4-2006, толькі частковая. Thread забяспечвае дадатковую бяспеку з выкарыстаннем рукапацісканняў MLE паміж вузламі, пра якія гаварылася вышэй, для поўнай абароны ад прайгравання.
2. Бяспечнае кіраванне сеткай
   Кіраванне сеткай таксама павінна быць бяспечным. Прыкладанне для кіравання сеткай Thread можна запусціць на любой прыладзе, падключанай да Інтэрнэту. Ёсць дзве часткі бяспекі:
   • Бесправадная бяспека, пра якую клапоціцца 802.15.4. Thread рэалізуе 802.15.4-2006 ўзровень бяспекі 5.
   • Сеткі CCM: Калі прылада сама па сабе не з'яўляецца членам сеткі CCM, яна павінна ўсталяваць злучэнне з магістральным памежным маршрутызатарам, каб атрымаць яго працоўны сертыфікат, каб стаць часткай дамена Thread.
   • Сеткі, якія не ўваходзяць у CCM: Інтэрнэт-бяспека: калі прылада сама па сабе не з'яўляецца членам сеткі Thread, яна павінна спачатку ўсталяваць бяспечнае злучэнне Data-gram Transit Layer Security (DTLS) з Thread Border Router. Кожная сетка Thread мае парольную фразу кіравання, якая выкарыстоўваецца для ўстанаўлення бяспечных злучэнняў паміж знешнімі прыладамі кіравання і памежнымі маршрутызатарамі. Пасля падключэння праграмы кіравання да сеткі Thread новыя прылады можна дадаваць у сетку.

Памежны маршрутызатар

• Thread Border Router - гэта прылада, якая злучае бесправадную сетку Thread з іншымі сеткамі на аснове IP (напрыклад, Wi-Fi або Ethernet) у знешнім свеце праз лакальную хатнюю або карпаратыўную сетку. У адрозненне ад шлюзаў у іншых бесправадных рашэннях, ён цалкам празрысты для транспартных і прыкладных пратаколаў, якія знаходзяцца над сеткавым узроўнем. У выніку прыкладанні могуць бяспечна ўзаемадзейнічаць ад канца да канца без перакладу прыкладнога ўзроўню.
• Thread Border Router мінімальна падтрымлівае наступныя функцыі:
  • Скразное IP-злучэнне праз маршрутызацыю паміж прыладамі Thread і іншымі знешнімі IP-сеткамі.
  • Увод вонкавай ніткі ў эксплуатацыю (напрыклад,ample, мабільны тэлефон) для аўтэнтыфікацыі і далучэння прылады Thread да сеткі Thread.

У сетцы можа быць некалькі памежных маршрутызатараў, ухіляючы «адзіную кропку адмовы» ў выпадку няспраўнасці аднаго з іх. Памежны маршрутызатар дазваляе кожнай прыладзе Thread наўпрост падключацца да глабальных воблачных сэрвісаў, калі ў карпаратыўных сетках працуюць IPv6 і IPv4 або толькі IPv4.

1.  Функцыі памежнага маршрутызатара для сувязі па-за сеткай
   • Thread можа быць неадкладна рэалізаваны ў бягучых працоўных сітуацыях перад частковым або поўным пераходам на IPv6, а Thread забяспечвае зваротную сумяшчальнасць IPv4 з выкарыстаннем сеткавага адраса
   • Пераклад (NAT). NAT64 пераўтворыць пакеты IPv6 у IPv4, а NAT64 пераўтворыць пакеты IPv4 у IPv6. Thread Border Router можа функцыянаваць як хост IPv4 у глабальнай сетцы (WAN), здольны атрымліваць інтэрфейс IPv4 і адрас маршрутызатара. Ён можа атрымаць адрас з дапамогай DHCP з пула адрасоў IPv4. Маршрутызатар Thread Border Router можа таксама рэалізаваць пратакол кіравання портамі (PCP), каб кантраляваць, як уваходныя пакеты IPv4 перакладаюцца і перанакіроўваюцца, і падтрымліваць статычны пінг. Большасьць перакладаў IPv4 у IPv6 (і наадварот) можа апрацоўвацца Thread
   • Памежны маршрутызатар з мінімальнымі зменамі, неабходнымі для існуючай сеткі.
     Акрамя таго, Thread Border Routers падтрымліваюць двухнакіраванае злучэнне IPv6 з выяўленнем суседзяў IPv6, рэкламай маршрутызатара, выяўленнем шматадраснай перадачы і перанакіраваннем пакетаў.
2. Тэма праз інфраструктуру
   • Сеткі патокаў аўтаматычна арганізуюцца ў асобныя сеткавыя раздзелы патокаў, калі няма сувязі паміж двума ці больш наборамі прылад. Раздзелы патокаў дазваляюць прыладам падтрымліваць сувязь з іншымі прыладамі ў тым жа раздзеле патокаў, але не з прыладамі патокаў у іншых раздзелах.
   • Thread over Infrastructure дазваляе прыладам Thread уключаць тэхналогіі спасылак на аснове IP (напрыклад,ample, Wi-Fi і Ethernet) у тапалогію Thread. Гэтыя дадатковыя спасылкі Thread у параўнанні з іншымі тэхналогіямі спасылак зніжаюць верагоднасць узнікнення некалькіх сеткавых раздзелаў Thread, у той час як зваротная сумяшчальнасць з існуючымі прыладамі Thread 1.1 і 1.2 гарантуецца. Гэтыя перавагі атрымліваюцца для любой тапалогіі сеткі, якая ўключае як мінімум два памежныя маршрутызатары, падлучаныя праз агульную сумежную інфраструктуру.
   • Для атрымання дадатковай інфармацыі звярніцеся да Спецыфікацыі патоку 1.3.0 (або чарнавіка спецыфікацыі патоку 1.4), раздзел 15 (Паток праз інфраструктуру).
3. Памежны маршрутызатар OpenThread
   Рэалізацыя памежнага маршрутызатара OpenThread называецца памежным маршрутызатарам OpenThread (OTBR). Ён падтрымлівае сеткаваты інтэрфейс з выкарыстаннем мадэлі RCP. Silicon Labs забяспечвае рэалізацыю (падтрымліваецца на Raspberry Pi) і зыходны код як частку Silicon Labs GSDK. Для атрымання дадатковай інфармацыі глядзіце AN1256: Выкарыстанне Silicon Labs RCP з памежным маршрутызатарам OpenThread.
   Дакументацыя па наладцы і архітэктуры OTBR даступная па адрасе https://openthread.io/guides/border-router.

Увод прылады ў эксплуатацыю

Прылады Thread запускаюцца ў сетках Thread рознымі спосабамі, як апісана ў наступных падраздзелах.

1. Традыцыйная нітка ўвод у эксплуатацыю
   • Для ўводу ў эксплуатацыю невялікіх сетак (спецыфікацыя патокаў 1.1.1 або вышэй) мантажнікі могуць выкарыстоўваць праграму для ўводу ў эксплуатацыю патокаў, якая прадастаўляецца ў якасці бясплатнага рэсурсу для прылад Android і iOS. Гэта дадатак можна выкарыстоўваць для лёгкага дадання новых прылад у сетку або пераналадкі існуючых прылад.
   • Thread выкарыстоўвае пратакол Mesh Commissioning Protocol (MeshCoP) для бяспечнай аўтэнтыфікацыі, уводу ў эксплуатацыю і далучэння новых, ненадзейных радыёпрылад да ячэістай сеткі. Патокавыя сеткі складаюцца з аўтаномнай самаканфігуруючай сеткі прылад з інтэрфейсамі IEEE 802.15.4 і ўзроўню бяспекі канальнага ўзроўню, які патрабуе, каб кожная прылада ў сетцы валодала бягучым агульным сакрэтным галоўным ключом.
   • Працэс уводу ў эксплуатацыю пачынаецца, калі кандыдат у камісары, як правіла, мабільны тэлефон, падлучаны праз WiFi, выяўляе сетку Thread праз адзін з яе памежных маршрутызатараў. Памежныя маршрутызатары паведамляюць аб сваёй даступнасці камісарам, выкарыстоўваючы любое адпаведнае месца службы. Механізм выяўлення павінен прадастаўляць кандыдату ў камісары ​​як шлях сувязі, так і імя сеткі, таму што імя сеткі выкарыстоўваецца пазней у якасці крыптаграфічнай солі для ўстанаўлення сеансу ўводу ў эксплуатацыю.
   • Кандыдат у камісары, выявіўшы цікавую сетку Thread, бяспечна падключаецца да яе, выкарыстоўваючы ўліковыя дадзеныя для ўводу ў эксплуатацыю (фраза-пароль, выбраная чалавекам для выкарыстання пры аўтэнтыфікацыі). Этап аўтэнтыфікацыі камісара ўстанаўлівае бяспечнае злучэнне кліент/сервер праз сокет паміж кандыдатам у камісары ​​і памежным маршрутызатарам праз DTLS. Гэты бяспечны сеанс вядомы як сеанс уводу ў эксплуатацыю. Сеанс уводу ў эксплуатацыю выкарыстоўвае прызначаны нумар порта UDP, абвешчаны на этапе выяўлення. Гэты порт вядомы як камісарскі порт. Уліковыя дадзеныя, якія выкарыстоўваюцца для стварэння сеансу ўводу ў эксплуатацыю, вядомыя як папярэдні агульны ключ для камісара (PSKc).
   • Затым кандыдат у камісары ​​рэгіструе сваю асобу ў сваім памежным маршрутызатары. Лідэр адказвае, прымаючы або адхіляючы Памежны маршрутызатар як жыццяздольнага экспедытара для Камісара.
   • Пасля прыняцця Лідэр абнаўляе свой унутраны стан для адсочвання актыўнага Камісара, а затым памежны маршрутызатар адпраўляе паведамленне з пацвярджэннем Кандыдату ў Камісар, паведамляючы прыладзе, што цяпер гэта Камісар.
   • Калі ёсць упаўнаважаны Камісар, звязаны з Thread Network, становіцца магчымым далучыцца да прыдатных Thread Devices. Яны вядомыя як Joiners, перш чым стаць часткай
   • Ніткавая сетка. Joiner спачатку стварае злучэнне DTLS з Com-missioner для абмену матэрыяламі для ўводу ў эксплуатацыю. Затым ён выкарыстоўвае матэрыял для ўводу ў эксплуатацыю для падлучэння да сеткі Thread. Вузел лічыцца часткай сеткі толькі пасля выканання гэтых двух этапаў. Затым ён можа ўдзельнічаць у працэсе далучэння для будучых вузлоў. Усе гэтыя крокі пацвярджаюць, што правільная прылада далучылася да правільнай сеткі Thread і што сама сетка Thread абаронена ад бесправадных і інтэрнэт-атак. Для атрымання дадатковай інфармацыі аб пратаколе ўводу сеткі ў эксплуатацыю глядзіце спецыфікацыю Thread.
2. Палепшаны ўвод у эксплуатацыю з камерцыйнымі пашырэннямі ў Thread 1.2
   • Спецыфікацыя патокаў 1.2 і яе камерцыйныя пашырэнні цяпер дазваляюць ствараць сеткі значна большага маштабу, такія як тыя, што неабходныя ў офісных будынках, грамадскіх будынках, гасцініцах або іншых тыпах прамысловых і камерцыйных будынкаў. Дзякуючы лепшай падтрымцы падсетак, Thread Spec-ification 1.2 больш лёгка дазваляе тысячам прылад у адным разгортванні, якое можна наладзіць уручную, аўтаномна і з дапамогай пашыраных функцый аддаленага ўводу ў эксплуатацыю.
   • Камерцыйныя пашырэнні ў Thread 1.2 дазваляюць шырокамаштабную аўтэнтыфікацыю, далучэнне да сеткі, роўмінг падсеткі і працу на аснове давераных ідэнтыфікацый у карпаратыўным дамене. Каб уключыць надзейную аўтэнтыфікацыю прылад і праверку інфармацыі аб аўтарызацыі, усталёўшчык сістэмы можа наладзіць карпаратыўны цэнтр сертыфікацыі, каб спрасціць разгортванне буйнамаштабнай сеткі. Гэта дазваляе праграме ўстаноўкі наладжваць і абслугоўваць сетку без прамога доступу да асобных прылад і без прамога ўзаемадзеяння з гэтымі прыладамі з дапамогай аўтаматызаванага працэсу рэгістрацыі, які называецца аўтаномнай рэгістрацыяй. У адрозненне ад Thread 1.1, дзе для аўтэнтыфікацыі выкарыстоўваецца спалучэнне пароля прылады, камерцыйныя пашырэнні ў Thread 1.2 будуць падтрымліваць больш маштабаваную форму аўтэнтыфікацыі на аснове сертыфіката. Карпаратыўная сетка можа мець адзін або некалькі даменаў Thread, і кожны дамен Thread можа быць настроены для інтэграцыі некалькіх сетак Thread.

Прыкладны ўзровень

Thread - гэта стэк бесправадной ячэістай сеткі, які адказвае за маршрутызацыю паведамленняў паміж рознымі прыладамі ў сетцы Thread, апісанай у раздзеле 2.2 Архітэктура сеткі Thread. Наступны малюнак ілюструе ўзроўні ў пратаколе Thread.

Малюнак 12.1. Узроўні пратаколу патокаў

• Стандартнае вызначэнне прыкладнога ўзроўню - гэта «ўзровень абстракцыі, які вызначае агульныя пратаколы і метады інтэрфейсу, якія выкарыстоўваюцца хастамі ў сетцы сувязі» (https://en.wikipedia.org/wiki/Application_layer). Прасцей кажучы, прыкладны ўзровень - гэта, напрыклад, "мова прылад".ample, як выключальнік размаўляе з лямпачкай. Выкарыстоўваючы гэтыя азначэнні, прыкладны ўзровень не існуе ў Thread. Кліенты ствараюць прыкладны ўзровень на аснове магчымасцей стэка Thread і ўласных патрабаванняў. Нягледзячы на ​​тое, што Thread не забяспечвае ўзровень прыкладанняў, ён забяспечвае асноўныя паслугі прыкладанняў:
• Абмен паведамленнямі UDP
  UDP прапануе спосаб адпраўкі паведамленняў з выкарыстаннем 16-бітнага нумара порта і адраса IPv6. UDP з'яўляецца больш простым пратаколам, чым TCP і мае менш выдаткаў на злучэнне (напрыклад,ample, UDP не рэалізуе паведамленні Keep-Alive). У выніку UDP забяспечвае больш хуткую і высокую прапускную здольнасць паведамленняў і зніжае агульны бюджэт энергіі прыкладання. UDP таксама мае меншую кодавую прастору, чым TCP, што пакідае больш даступнай флэш-памяці на чыпе для карыстацкіх прыкладанняў.
• Шматадрасны абмен паведамленнямі
  Thread забяспечвае магчымасць трансляцыі паведамленняў, гэта значыць адпраўкі аднаго і таго ж паведамлення на некалькі вузлоў у сетцы Thread. Multi-cast дазваляе ўбудаваны спосаб размаўляць з суседнімі вузламі, маршрутызатарамі і ўсёй сеткай Thread са стандартнымі адрасамі IPv6.
• Прыкладныя ўзроўні з выкарыстаннем паслуг IP
  Thread дазваляе выкарыстоўваць прыкладныя ўзроўні, такія як UDP і CoAP, каб прылады маглі ўзаемадзейнічаць праз Інтэрнэт. Прыкладныя ўзроўні, якія не ўваходзяць у IP, запатрабуюць некаторай адаптацыі для працы з Thread. (Глядзіце RFC 7252 для атрымання дадатковай інфармацыі аб CoAP.)
  • Silicon Labs OpenThread SDK уключае наступныя sampдадаткі, якія таксама даступныя з рэпазіторыя OpenThread GitHub:• ot-cli-ftd
  • ад-клі-мтд
  • ot-rcp (выкарыстоўваецца ў спалучэнні з памежным маршрутызатарам OpenThread)
• Гэтыя праграмы можна выкарыстоўваць для дэманстрацыі функцый сеткі Thread. Акрамя таго, Silicon Labs OpenThread SDK таксама забяспечвае спячыя канцавыя прыладыample app (sleepy-demo-ftd і sleepy-demo-mtd), які дэманструе, як выкарыстоўваць функцыі дыспетчара харчавання Silicon Labs для стварэння прылады з нізкім энергаспажываннем. Нарэшце, ад-бле-дмп сampДадатак le дэманструе, як стварыць дынамічнае шматпратакольнае прыкладанне з дапамогай OpenThread і стэка Bluetooth Silicon Labs. Глядзіце QSG170: OpenThread Quick Start Guide для атрымання дадатковай інфармацыі аб працы з exampПрыкладанні ў Simplicity Studio 5.

Наступныя крокі

• Silicon Labs OpenThread SDK уключае сертыфікаваны сеткавы стэк OpenThread і sample прыкладанняў, якія дэманструюць асноўныя паводзіны сеткі і прыкладанняў. Кліентам рэкамендуецца выкарыстоўваць уключаны sampLe прыкладанняў, каб пазнаёміцца ​​з Thread у цэлым і прапановамі Silicon Labs у прыватнасці. Кожнае з прыкладанняў дэманструе, як прылады фармуюць і далучаюцца да сетак, а таксама як адпраўляюцца і прымаюцца паведамленні. Праграмы даступныя для выкарыстання пасля загрузкі Simplicity Studio 5 і Silicon Labs OpenThread SDK. Simplicity Studio 5 уключае падтрымку для стварэння прыкладанняў (канфігуратар праекта) і дэкадавання паведамленняў сеткавага і прыкладнога ўзроўню (аналізатар сеткі) у Thread, якія даюць дадатковае ўяўленне аб працы сетак Thread. Для атрымання дадатковай інфармацыі глядзіце QSG170: Кароткае кіраўніцтва па OpenThread.
• Для атрымання дадатковай інфармацыі аб памежных маршрутызатарах OpenThread глядзіце AN1256: Выкарыстанне RCP Silicon Labs з памежным маршрутызатарам OpenThread. Для атрымання дадатковай інфармацыі аб распрацоўцы Thread 1.3.0 sample прыкладанняў глядзіце AN1372: Наладжванне прыкладанняў OpenThread для Thread 1.3.

Адмова ад адказнасці

• Silicon Labs мае намер прадастаўляць кліентам апошнюю, дакладную і падрабязную дакументацыю аб усіх перыферыйных прыладах і модулях, даступных для распрацоўшчыкаў сістэмы і праграмнага забеспячэння, якія выкарыстоўваюць або маюць намер выкарыстоўваць прадукты Silicon Labs. Характарыстычныя дадзеныя, даступныя модулі і перыферыйныя прылады, памеры памяці і адрасы памяці адносяцца да кожнай канкрэтнай прылады, а прадастаўленыя «тыповыя» параметры могуць адрознівацца ў розных праграмах. Ужыванне прampапісаныя тут толькі ў ілюстрацыйных мэтах. Silicon Labs пакідае за сабой права ўносіць змены без дадатковага паведамлення ў інфармацыю аб прадукце, тэхнічныя характарыстыкі і апісанні, прыведзеныя тут, і не дае гарантый адносна дакладнасці або паўнаты ўключанай інфармацыі. Без папярэдняга паведамлення Silicon Labs можа абнаўляць убудаванае праграмнае забеспячэнне прадукту падчас вытворчага працэсу з меркаванняў бяспекі або надзейнасці. Такія змены не зменяць тэхнічныя характарыстыкі або характарыстыкі прадукту. Silicon Labs не нясе адказнасці за наступствы выкарыстання інфармацыі, прадстаўленай у гэтым дакуменце. Гэты дакумент не прадугледжвае і не дае прама якой-небудзь ліцэнзіі на распрацоўку або выраб інтэгральных схем. Прадукты не распрацаваны і не дазволены для выкарыстання ў любых прыладах FDA класа III, прыкладаннях, для якіх патрабуецца адабрэнне FDA на рынку, або ў сістэмах жыццезабеспячэння без спецыяльнай пісьмовай згоды
• Сіліконавыя лабараторыі. «Сістэма жыццезабеспячэння» - гэта любы прадукт або сістэма, прызначаная для падтрымання або падтрымання жыцця і/або здароўя, якая, калі яна выйдзе з ладу, можа разумна чакаць, што прывядзе да сур'ёзных цялесных пашкоджанняў або смерці. Прадукцыя Silicon Labs не прызначана і не дазволена выкарыстоўваць у ваенных мэтах. Прадукцыя Silicon Labs ні пры якіх абставінах не павінна выкарыстоўвацца ў зброі масавага знішчэння, уключаючы (але не абмяжоўваючыся імі) ядзерную, біялагічную або хімічную зброю або ракеты, здольныя даставіць такую ​​зброю. Silicon Labs адмаўляецца ад любых відавочных і пэўных гарантый і не нясе адказнасці за любыя траўмы або пашкоджанні, звязаныя з выкарыстаннем прадукту Silicon Labs у такіх несанкцыянаваных праграмах. Заўвага: гэты кантэнт можа ўтрымліваць абразлівую тэрміналогію, якая цяпер састарэла. Silicon Labs па магчымасці замяняе гэтыя тэрміны інклюзіўнай мовай. Для атрымання дадатковай інфармацыі наведайце www.silabs.com/about-us/inclusive-lexicon-project

Інфармацыя аб таварных знаках

• Silicon Laboratories Inc.®, Silicon Laboratories®, Silicon Labs®, SiLabs® і лагатып Silicon Labs®, Bluegiga®, Bluegiga Logo®, EFM®, EFM32®, EFR, Ember®, Energy Micro, лагатып Energy Micro і іх камбінацыі , «самыя энергетычныя мікракантролеры ў свеце», Redpine Signals®, WiSeConnect, n-Link, EZLink®, EZRadio®, EZRadioPRO®, Gecko®, Gecko OS, Gecko OS Studio, Precision32®, Simplicity Studio®, Telegesis, the Telegesis Logo®, USBXpress®, Zentri, лагатып Zentri і Zentri DMS, Z-Wave® і іншыя з'яўляюцца гандлёвымі маркамі або зарэгістраванымі гандлёвымі маркамі
• Сіліконавыя лабараторыі. ARM, CORTEX, Cortex-M3 і THUMB з'яўляюцца гандлёвымі маркамі або зарэгістраванымі гандлёвымі маркамі ARM Holdings. Keil з'яўляецца зарэгістраванай гандлёвай маркай ARM Limited. Wi-Fi з'яўляецца зарэгістраванай гандлёвай маркай кампаніі
• Альянс Wi-Fi. Усе іншыя прадукты або гандлёвыя маркі, згаданыя тут, з'яўляюцца гандлёвымі маркамі іх адпаведных уладальнікаў.
  • Silicon Laboratories Inc. 400 West Cesar Chavez Austin, TX 78701 USA
  • www.silabs.com

Дакументы / Рэсурсы

Праграмнае забеспячэнне SILICON LABS UG103.11 Thread Fundamentals [pdfКіраўніцтва карыстальніка UG103.11 Thread Fundamentals Software, UG103.11, Thread Fundamentals Software, Fundamentals Software, Праграмнае забеспячэнне

Спасылкі

• Кіраўніцтва карыстальніка