Contiki学习笔记——RPL协议详解

Contiki学习笔记——RPL协议详解

整个contiki带的协议结构如下图所示：



Contiki学习笔记——RPL协议详解

这里我想针对上面这幅图说说我的理解。看过计算机网络的人应该都知道TCP/IP的ISO架构，传感网的架构跟这个架构差不多。咋们从下往上看，首先是物理层：这个对于我这种硬件出生的人很好理解，就是Radio嘛~有些Radio是符合IEEE 802.15.4的，比如CC2420；但是不满足也没有关系啊，最多跟别人的Radio不兼容喽~比如我之前用的Si1000；当然话说回来，物理层采集到的RSSI和LQI值对上层路由判断还是很有用处的。

之后是MAC&RDC层：我为什么要把两个层放在一起讲，因为RDC实际是属于MAC层的，在TCP/IP中是没有RDC层；为什么没有？因为RDC是为了节点的低功耗，TCP/IP不用考虑功耗的；当然传感网协议也可以不需要考虑低功耗，所以可以把RDC去掉，在contiki里面用nullRDC；MAC层的存在是为了维护点对点链路的稳定性，比如上图看到的CSMA协议就采取了重发和避碰两种机制保证稳定性。

再看适配层：这层同样很奇特，因为你可能在其他传感网协议中都没见过；它的存在是为了使得uIP和MAC层更好的通信，主要工作包括：包压缩、数据处理等，contiki里面6lowpan协议用到的就是sicslowpan.c文件。

再上面就看到网络层：这一层是为了整个网络链路建立和维护存在。一般传感网协议核心就在网络层和应用层中。

传输层：可能的话是为了维护整条链路稳定性，注意这里的整条链路是区别于MAC层的点对点稳定性的，比如TCP会用流量、重传等维护稳定性；但是很遗憾传感网用TCP代价太大，所以就引出了应用层的CoAP协议来配合UDP来维护链路。

应用层：这层我不了解的不多，所以不敢多说，关于CoAP相关信息建议读一读相关的paper。

这两月调试下来，除了CoAP没怎么跑，其他部分倒是都试了一遍。就现在测试结果来看，很不行。主要体现在数据量大、低功耗时丢包率大。而且网上也没有人针对contiki这个协议提出过测试结果，更别提改进办法了。所以很奇怪Adam他们是怎么进行商用的~

关于RPL学习我在前一篇提过了，主要资料是标准文档和Cooja实际，而uIP部分因为涉及不深也不好多说。

很多人在讨论RPL跟uIP的关系，我之前也一直很糊涂深入了解后发现实际RPL是uIP的一部分，和uIP应该是平行关系，也正印证了上图的关系。打开“core/net/uip6.c”文件可以发现RPL的路由包是属于ICMP6类型，与NS（邻居请求，请求邻居相信）、NA（邻居公告，响应NS或告知链路变化）、RA（路由器通告参数）、RS（路由请求，请求生成RA）这些包是平等关系。所以RPL是网络层协议是毋庸置疑的！

你可能要说网络层已经有uIP了干嘛还要RPL？实际是这样的，uIP是从TCP/IP协议衍生过来的，并不具有多跳功能，也就是说如果去掉RPL网络就只能单跳了。

RPL标准关键词：RANK：这里我们例举RPL的树形结构（RPL不只有树形结构，多谢cy2007126提醒），RANK就代表了每个节点在树状网络中的每一层的“级别”。这点跟CTP很像，貌似RPL也借鉴了不少CTP协议方法。用了RANK就有效解决了数据环路问题。

DIO（DODAG Information Object）：包含节点自身信息，比如RANK、MAC地址什么，邻居只有收到了DIO以后才确定是否能给它。

DAO（Destination Advertisement Object）：这个包是为了数据下传用的，子节点传给父节点报告其距离等消息。

DIS（DODAG Information Solicitation）：征集DIO包用的。

RPL组网过程：这部分我强烈建议大家用Cooja仿真过，我当时就是通过Cooja仿真后豁然开朗的。

1. 节点复位完成，首先发送DIS包，征集邻居节点信息，这点有点像ARP

2. 邻居点接收到DIS开始发送DIO包。

3. 收到DIO包的节点更新自身邻居表，并选择合适的节点发送数据包。

4. 同时节点会向选中的父节点发送DAO包，告知其是子节点。

5. 父节点更新了自身的路由表后，再向父节点的父节点发DAO，最后到达sink点后双向链路最终形成。

有人可能会问，一个点可能会收到很多节点的路由包，它如何选择呢？contiki里面两种仲裁机制：最短路径、etx。在rpl-conf.h第63行可以修改。