基于Contiki OS与Cooja的IoT数字孪生网络拓扑构建及路由问题咨询

一、强制所有数据包经中间节点中转 #

1. 物理拓扑限制（最直接） #

在Cooja中调整节点通信半径，从物理层面切断源节点与Sink的直接连接：

• 将3个源节点的Radio Range设为仅能覆盖中间节点（比如50）
• 将Sink节点的Radio Range设为仅能覆盖中间节点（比如50）
• 中间节点的Radio Range设为足够覆盖源和Sink（比如100）
  这样源节点只能向中间节点发包，Sink只能从中间节点收包，自然实现强制中转。

2. 路由协议层面限制（适合动态拓扑） #

如果使用RPL协议，可通过过滤父节点强制源节点仅选择中间节点作为路由入口：
在源节点代码中添加父节点校验逻辑：

static void rpl_parent_filter(rpl_parent_t *old, rpl_parent_t *new) {
  if(new == NULL) return;
  // 中间节点的IPv6地址，根据你的拓扑配置修改
  uip_ipaddr_t mid_node;
  uip_ip6addr(&mid_node, 0xfd00, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0x1);
  // 拒绝非中间节点的父节点请求
  if(!uip_ipaddr_cmp(&new->addr, &mid_node)) {
    rpl_remove_parent(new, rpl_get_any_dag());
  }
}

// 在节点初始化时注册回调
rpl_set_parent_callback(rpl_parent_filter);

二、可编译的中间节点代码示例 #

Contiki节点默认支持数据包转发，以下是两种常用协议的可运行代码：

基于RPL+UDP的中间节点代码 #

#include "contiki.h"
#include "net/routing/routing.h"
#include "net/netstack.h"
#include "net/ipv6/simple-udp.h"
#include "sys/log.h"

#define LOG_MODULE "Middle Node"
#define LOG_LEVEL LOG_LEVEL_INFO

PROCESS(middle_node_proc, "Middle Node Process");
AUTOSTART_PROCESSES(&middle_node_proc);

static struct simple_udp_connection udp_conn;

static void udp_rx_handler(struct simple_udp_connection *c,
                           const uip_ipaddr_t *sender,
                           uint16_t sender_port,
                           const uip_ipaddr_t *receiver,
                           uint16_t receiver_port,
                           const uint8_t *data,
                           uint16_t len) {
  LOG_INFO("Forwarding data from source: %.*s\n", len, data);
  // Sink节点的IPv6地址，按需修改
  uip_ipaddr_t sink_ip;
  uip_ip6addr(&sink_ip, 0xfd00, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0x2);
  simple_udp_sendto(&udp_conn, data, len, &sink_ip);
}

PROCESS_THREAD(middle_node_proc, ev, data) {
  PROCESS_BEGIN();

  NETSTACK_ROUTING.init();
  // 注册UDP连接，监听端口1234
  simple_udp_register(&udp_conn, 1234, NULL, 1234, udp_rx_handler);

  while(1) {
    PROCESS_YIELD();
  }

  PROCESS_END();
}

编译配置要求 #

在project-conf.h中启用RPL路由：

#define NETSTACK_ROUTING RPL_ROUTING
#define RPL_CONF_MOP RPL_MOP_STORING_NO_MULTICAST

基于Rime协议的中间节点代码（低功耗场景） #

#include "contiki.h"
#include "net/rime/rime.h"
#include "sys/log.h"

#define LOG_MODULE "Middle Node"
#define LOG_LEVEL LOG_LEVEL_INFO

PROCESS(middle_node_proc, "Middle Node Process");
AUTOSTART_PROCESSES(&middle_node_proc);

static struct multihop_conn multihop_conn;

static void multihop_recv(struct multihop_conn *c, const linkaddr_t *from, const linkaddr_t *origin) {
  LOG_INFO("Forwarding data from %02x:%02x\n", origin->u8[0], origin->u8[1]);
  // Sink节点的物理地址，按需修改
  linkaddr_t sink_addr;
  linkaddr_set_node_addr(&sink_addr, 0x0002);
  multihop_send(&multihop_conn, &sink_addr);
}

static const struct multihop_callbacks multihop_cbs = {multihop_recv};

PROCESS_THREAD(middle_node_proc, ev, data) {
  PROCESS_BEGIN();

  multihop_open(&multihop_conn, 128, &multihop_cbs);

  while(1) {
    PROCESS_YIELD();
  }

  PROCESS_END();
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Shreya