8、Upward Routes（上行路由）

正如3.2.8节所述，节点决定加入DODAG前必须为相关实例提供至少一个DODAG双亲作为默认路由。此默认路由使得数据包可向上转送直到碰到公共祖先，并从此处下行到达目的地。如果目的地不在DODAG内，DODAG根可以通过到外部DODAG的联通转发数据包，如果无法向外转发，则DODAG根不得不丢弃它。

一个DIO报文也可以传输显式路由信息：

DODAGID：

DODAGID是根的全局或唯一本地IPv6地址。节点加入DODAG需提供经DODAG双亲到达由根作为DODAGID使用地址的主机路由。

RIO Prefix：

根应该在DIO报文中放置一个或多个路由信息选项。RIO用于公告一个经根可达的外部路由，并附加如6.7.5节所描述的优先权，此RIO包括[RFC4191]中的RIO。它被当成根的一种与路由公告有所不同的能力，当数据包从节点通过附着的入口路由进行RPL域时，虽然RIO Prefix会使用此路由选择DODAG，但禁止使用其它路由协议重新分发。目标函数可以在RIO中使用路由公告或这些路由的优先级，以方便在相同实例中优选一个DODAG而不是其它。

8.1  DIO Base规则

1、对于以下DIO Base字段，一个非DODAG根节点必须公告相同值作为其优先DODAG双亲（定义于8.2.1节）。这样这些值将延DODAG向下无改变传播并由每个节点公告，从而形成到DODAG根的路由。这些字段包括：

⑴Grounded（G）

⑵Mode of Operation（MOP）

⑶DAGPrerference（Prf）

⑷Version

⑸RPLInstanceID

⑹DODAGID

2、节点将在每一跳更新下列字段：

⑴Rank

⑵DTSN

3、每个节点设置的DODAGID必须在RPL实例唯一且必须为属于根的可路由IPv6地址。

上行路由发现允许节点通过发现DODAG的成员而加入DODAG，并加入和标识一组双亲。选择邻居和双亲的精确策略取决于实现并由目标函数驱动。本节指定了一系列为保证互操作性所必须遵守的规则。

8.2.1  DODAG版本内的邻居和双亲

RPL的上行路由发现算法和处理涉及链路本地节点的三个逻辑集。第一个是候选邻居集，它是可通过链路本地多播到达的节点的子集。此集合的选择依赖于实现和目标函数；第二个是双亲集，它是候选邻居集的受限子集；最后是首选双亲，它是双亲集成员，它是上行路由的首选下一跳。从概念上说，首选双亲应为单个双亲，然而它也可能是多个具有相同优选级和相同Rank的多个双亲的集合。

更准确地讲：

1. DODAG双亲集必须是候选邻居集的子集。
2. DODAG根的DODAG双亲集的大小必须为0（其实就是说根没有双亲）。
3. 非DODAG根节点必须拥有一个大于等于1的双亲集（其实就是说至少有一个双亲）。
4. 一个节点的首选DODAG双亲必须为其DODAG双亲集成员。
5. 一个节点的Rank必须大于其所有DODAG双亲集成员的Rank。
6. 如果邻居可达性验证（NUD[RFC4861]）或等效机制确定一个邻居不再可达，在计算和公告路由时，RPL节点将禁止将此节点放入候选邻居集，直到确定此节点再次可达为止。当路由通过一个不可达邻居时，必须从路由表中删除此路由。

8.2.2  跨DODAG版本的邻居和双亲

8.2.2.1  DODAG版本

1. （RPLInstanceID，DODAGID，DODAGVersionNumber）元组唯一定义了一个DODAG版本。节点DODAG双亲集中的每一个元素，由从每个DODAG双亲那最后一次侦听到DIO报文传送，必须隶属于相同的DODAG版本。节点候选邻居集中的元素则可能分属不同的DODAG版本。
2. 如果某节点的DODAG双亲集中的每个元素都属于一个DODAG版本，或是此DODAG版本的根，则它是此DODAG版本成员。
3. 当节点不是某DODAG版本成员时，禁止为此DODAG版本发送DIOs。
4. DODAG根可增加它们公告的DODAGVersionNumber值，从而转移到新的DODAG版本。在DODAG根增加它的DODAGVersionNumber时，必须遵循每7章所描述的序列号算法中的协议。DODAGVersionNumber值增加所触发的事件将稍在本节及18章中描述。
5. 在一给定DODAG内，非根节点所公告的DODAGVersionNumber不能高于之前所侦听到的最高DODAGVersionNumber。更高请参照第7章中的定义的大于运算。
6. 一旦节点通过发送DIO公告了DODAG版本，它必须不能是同一DODAG的上一DODAG版本的成员（也就是具有相同的RPLInstanceID，相同的DODAGID，更低的DODAGVersionNumber ）。更低请参照第7章中所定义的小于运算。

当一个非根节点的DODAG双亲为空时（也就是节点不再跟DODAG关联，最后一个双亲被移除），直到具体实现的本地计时器到期前，都不应该抑制DODAG信息。在抵制“旧”DODAG状态之前的间隔期间，节点能够观察到，如果DODAGVersionNumber值增加，应该出现新的双亲。如果节点是无意中在它自己先前的子DODAG中重新加入旧的DODAG Version，这将有助于防止环路的发生。

假设节点离开DODAGVersionNumber值为N的DODAG，节点有一个子DODAG，并打算通过公告一个值为INFINITE_RANK的Rank来毒化那个子DODAG，但此公告在LLN中丢失。此时，如果节点收到一个候选邻居公告之前DODAGVersionNumber值为N的DODAG的位置，而那个候选邻居有可能在节点之前的子DODAG之中，这样，在将候选邻居添加为双新的时候有可能导致回路。此例中，如果候选邻居所公告的DODAGVersionNumber值为N+1，那么它必然是安全的，因为它肯定不存在于原先节点的子DODAG之中，原因是在原先节点在离开时，候选邻居已经通过侦听来自DODAG根的消息增加了它的DODAGVersionNumber值。据以上所述，分离节点记住原始DODAG信息，包括DODAGVersionNumber N是有用的。

DODAG根何时增加DODAGVersionNumber 依赖于实现，超出本文范围。包括周期性增加DODAGVersionNumber ，在管理上介入，或在应用层面侦测连接丢失或无效DODAG。

在节点转换到一个新的DODAG版本并公告它之后，上述规则使得它一旦决定公告新DODAG版本，则再也无法公告之前的DODAG版本（之前的DODAGVersionNumber）。

8.2.2.2  DODAG根

1. 无法满足应用定义目标的DODAG根禁止将Grounded位置1。
2. DODAG根必须公告值为ROOT_RANK的Rank。
3. 一个DODAG双亲集为空的节点有可能成为浮动DODAG的根。也可以将它的DAGPreference置1，以便有较低的优先权。

8.2.2.3  DODAG选择

目标函数以及DAG公告的路由度量和约束集合决定了节点是如何选择它的邻居集、双亲集以及首先双亲的。这种隐式选择也决定了DAG内的DODAG。此类选择可包括管理优先（Prf）、度量或其它考虑。

如果节点有加入更优先DODAG选项的同时仍满足其它优化目标，那么节点通常会寻求加入由OF确定的更优先DODAG。对于所有其它条件相同的情况，留给具体实现来决定哪个DODAG最优先（提示，因为对于每个RPL实例，节点必须只能加入一个DODAG）。

8.2.2.4  DODAG版本中的Rank和移动

1. 节点所公告的Rank绝不能小于或等于其DODAG版本内双亲集任意成员的Rank。
2. 节点所公告的Rank可以小于其之前在DODAG版本内所公告的Rank。
3. 假设在一个DODAG版本内，一个给定节点所公告的最低Rank为L，在相同DODAG 版本内，节点所公告的有效Rank不能大过L+DAGMaxRankIncrease。INFINITE_RANK对于此规则是个例外：节点可以在DODAG版本内无限制地公告INFINITE_RANK。如果节点的Rank大于L+DAGMaxRankIncrease，当它公告Rank时，必须将其Rank公告为INFINITE_RANK。
4. 节点可以在任何时间选择加入同一RPL实例中的不同DODAG。此种加入没有Rank上的限制，除非节点之前曾是那个不同的DODAG版本成员。在这种情况下，必须遵守上面第3条规则。直到节点发送DIO指示它的新DODAG成员关系，在此之前，节点必须按照先前的DODAG转发数据包。
5. 在从合适的DODAG双亲那收到下一DODAGVersionNumber公告后的任何时刻，节点都可以选择迁移至DODAG内的下一DODAG版本。

从概念上讲，DODAG版本内的DODAG双亲集是由实现来维护的。节点移动必定会引起DODAG双亲集的改变。向上移动不会有形成回路的风险，但向下移动则会，所以操作会受到额外限制。

当节点迁移至下一个DODAG版本，将会为新版本重建DODAG双亲集。而实现可以将迁移推迟一段适当的时间，以查看是否有某些拥有更好度量但更高Rank的邻居宣告它自己。类似地，当一个节点跳到一个新的DODAG，它需要为这个新DODAG构造一个新的DODAG双亲集。

如果节点沿着它所附着的DODAG向下移动，则会增加它的Rank，那么在移动之前它可能会毒化它的路由并延迟一段时间，如8.2.2.5所述。

节点可以无限制地加入任意一个之前从未加入过的DODAG版本。但如果节点曾是某DODAG版本成员，那么它必须继续遵守规则，而且在此DODAG版本生命周期任一时间点不能公告大于L+DAGMaxRankIncrease的Rank。必须遵守这条规则，以便不产生漏洞，此漏洞使得节点一直快速增加其Rank直到INFINITE_RANK，这可能会对其它节点有影响，并产生资源浪费和无穷计数的情况。

8.2.2.5  毒化

1. 节点通过公告值为INFINITE_RANK的Rank来毒化路由。
2. 节点的双亲集中禁止存在任意Rank值为INFINITE_RANK的节点。

尽管实现可能以毒化的原因公告INFINITE_RANK，但这样做与设置Rank值为INFINITE_RANK有所不同。例如，一个节点可能在持续发送所包含Rank值不为INFINITE_RANK的数据包的同时，仍然在其DIO中公告INFINITE_RANK。

当一个旧双亲被观察到公告了值为INFINITE_RANK的Rank，此双亲已经离开DODAG，并不再作为双亲，也不存在任何Rank值大于INFINITE_RANK的节点，因此旧节点无法再成为双亲，并从双亲集中删除。

8.2.2.6  分离

节点无法在一给定DODAG版本内保持对DODAG的连接，也就是说，在没有违反本规范规则的情况下无法维持非空双亲集，此种情况下，节点可能脱离这个DODAG版本。脱离的节点成为它自己浮动DODAG的根，此时节点应立即通过一个DIO来公告这种新情况以代替毒化。

8.2.2.7  跟随双亲

如果节点从它的某个DODAG双亲收到一个DIO，这表示此双亲已经离开DODAG，如果可能，节点应当通过替代DODAG双亲留在当前DODAG内。它也可以跟随离开的双亲。

DODAG双亲可能会移动、迁移至邻接的DODAG版本，或跳至一个不同的DODAG。此时节点如果存在替代双亲，应当优先保留在当前DODAG内。如无其它选择，则应当跟随双亲。

8.2.3  DIO报文通信

当收到一个DIO报文，接收节点必须首先决定是否接收DIO报文以做进一步处理，如果合适，则在随后提交DIO报文做进一步处理。

1. 如果DIO报文异常，则说明此报文和适合做进一步处理，必须静默丢弃（参考18章有关错误日志内容）。
2. 如果DIO报文发送者是候选邻居成员，并且报文无异常，节点必须处理DIO。

8.2.3.1  DIO报文处理

当从候选邻居那接收到DIO报文时，邻居可能会按照DODAG发现规则被提升为DODAG双亲（如8.2节所述）。当节点在DODAG双亲集中放置一个邻居时，它将通过新的DODAG双亲节点附着于DODAG。

最优先的双亲应当用于限制那些可能变为DODAG双亲的其他节点。DODAG双亲集中的一些节点的Rank可能小于或等于最优先DODAG双亲的Rank。（这种情况有可能发生，例如一个拥有较低Rank的能量受限设备按照优化目标无法成为最优，结果就是拥有一个更高Rank的更优先双亲。）

8.3  DIO传送

RPL节点使用涓流计时器[RFC6206]发送DIO。来自发送者的DIO拥有较小的DAGRank不会改变接收者的双亲集、首选双亲或Rank，这对涓流计时器来说应该被当成“一致”。

以下数据包和事件对涓流计时器来说，必须被认定为不一致，并导致涓流计时器重启：

• 当节点转发数据包时检测到不一致，详见11.2节。
• 当节点收到无请求信息选项的DIS多播信息，除非DIS标志位约束了此种行为。
• 当节点收到带请求信息选项的DIS多播信息，并匹配请求信息选项中的所有断言，除非DIS标志位约束了此种行为。
• 当一个节点加入新的DIDAG版本（例如更新它的DODAGVersionNumber，加入新的RPL实例等等）。

注意，此清单并不完善，一个实现可能会将其它的信息或事件认定为不一致。

节点不应当在回应单播DIS信息时重启它的DIO涓流计时器。当节点收到一个不带请求信息选项的单播DIS时，作为回应，它必须单播一个DIO给发送者。此DIO必须包括一个DODAG配置选项。当节点收到一个带请求信息选项的单播DIS并匹配请求信息选项中的断言时，它必须向发送者单播一个DIO作为回应。此单播DIO必须包含DODAG配置选项。因此，节点可以向潜在DODAG双亲发送单播DIS信息以探查DODAG配置和其它参数。

8.3.1  涓流参数

涓流计时器的配置参数详述如下：

Imin：

取自DIO报文，为（2 ^ DIOIntervalMin）毫秒。默认值为DEFAULT_DIO_INTERVAL_MIN。

Imax：

取自DIO报文，为DIOIntervalDoublings。默认值为DEFAULT_DIO_INTERVAL_DOUBLINGS。

k：

取自DIO报文，为DIORedundancyConstant。默认值为DEFAULT_DIO_REDUNDANCY_CONSTANT。在RPL中，k值为0x00被当成无穷大的冗余常量，也就是涓流永远抵制信息。

8.4  DODAG选择

DODAG选择依赖于实现和目标函数。为了限制反复无常的移动和所有度量相等，节点应当保留它们之前的选择。此外，节点至少在有更可靠的选择时，应当提供一种手段以过滤掉那些被检测出可用性飘忽不定的双亲。

当不可能连接至一个接地的DODAG或需要优先考虑安全或其它原因，分散的DODAG可以尽可能地聚合成更大的DODAG以便能够在LLN中联通。

节点在考虑将某个候选邻居作为DODAG双亲前，应当验证与该邻居的双向连通性和足够的链路质量。

8.5  作为叶子节点运行

在某些情况下，RPL节点可能仅作为叶子节点附着于DODAG。一个例子就是当节点无法理解或不支持RPL实例的目标函数（策略）或公告的度量/约束时。按18.6节所指定的相关策略函数，节点即可能作为叶子节点加入DODAG，也可能不加入DODAG。正如18.5节所提及到的，此时建议将其记录为故障。

叶子节点不扩展DODAG的连通，然而某些场合，叶子节点仍有可能时而发送DIO，尤其当叶子节点有可能不总是叶子节点或检测到不一致时。

作为叶子节点运行必须遵循以下规则：

1. 禁止发送包含DAG Metric Container的DIO。
2. 它的DIO必须公告值为INFINITE_RANK的DAGRank。
3. 它可以抑制DIO发送，除非在数据包转发期期间检测到不一致时DIO发送已经触发，或为了回应一个单播DIS信息，无论哪种情况DIO发送都不能被禁止。
4. 它可以如9.2节所述的那样发送单播DAO。
5. 它可以如9.10节所述的那样向邻居发送“一跳”多播DAO。

有一种特殊情况需要叶子节点发送DIO，当叶子节点之前是另一DODAG的成员，并且另一节点转发的信息呈现的是旧拓扑，此时触发了一个不一致，叶子节点需要发送DIO以修复这种不一致。注意，由于LLN的有损特性，即使叶子节点在成为叶子节点之前通过在旧DODAG公告一个值为INFINITE_RANK的Rank来乐观地毒化其路由，那个公告也可能会丢失，因此需要叶子节点必须能够在其后发送DIO以修复这种不一致。

一般情况下，叶子节点禁止将自己公告为路由。

8.6  Administrative Rank

有时候，当目标函数基于某些具体实施策略和属性所计算出的Rank超出范围时，调整节点的Rank公告可能会更有利。例如， 一个电池电量有限的节点更应当成为叶子节点，除非没有选择余地。然后可以增加由目标函数所指定的Rank估值，以便揭露其夸大的Rank值。