1. Introdução
O que é o Thread?
O Thread é um protocolo de rede mesh sem fio de baixo consumo e baseado em IP que permite comunicações seguras entre dispositivos e entre nuvens. As redes de linha de execução podem se adaptar às alterações de topologia para evitar falhas de ponto único.
O que é o OpenThread?
O OpenThread lançado pelo Google é uma implementação de código aberto do Thread®.
O que é um roteador de borda do OpenThread?
O roteador de borda do OpenThread (OTBR, na sigla em inglês) lançado pelo Google é uma implementação de código aberto do roteador de borda do Thread.
Multicast da linha de execução 1.2
O Thread 1.2 define uma série de recursos para oferecer suporte a multicast em uma rede heterogênea (segmentos de rede Thread e Wi-Fi/Ethernet) para endereços multicast com escopo maior que o do realm local.
Um roteador de borda do Thread 1.2 registra seu conjunto de dados do roteador de backbone (BBR), e o serviço de BBR selecionado é o roteador de backbone primário (PBBR), que é responsável pela entrada/saída de multicast de entrada e saída.
Um dispositivo do Thread 1.2 envia uma mensagem CoAP para registrar o endereço multicast para o PBBR (Registro de listener multicast, MLR) se o endereço for maior do que o realm local. O PBBR usa o MLDv2 na interface externa para se comunicar com a LAN/WAN IPv6 mais ampla sobre os grupos multicast IPv6 que ela precisa detectar, em nome da rede Thread local. E a PBBR só encaminha o tráfego multicast para a rede Thread se o destino estiver inscrito por pelo menos um dispositivo Thread.
Para dispositivos finais mínimos da Thread 1.2, eles podem depender do pai para agregar o endereço multicast e fazer MLR em nome deles, ou se registrarem se o pai for da Thread 1.1.
Para mais detalhes, consulte a seção 5.24 da especificação da linha de execução 1.2 para encaminhamento multicast maior que o escopo Realm-Local.
O que você criará
Neste codelab, você vai configurar um roteador de borda do Thread e dois dispositivos Thread e, em seguida, ativar e verificar os recursos do multicast em dispositivos Thread e Wi-Fi.
O que você aprenderá
- Como criar o firmware nRF52840 com os recursos multicast do Thread 1.2.
- Como se inscrever em endereços multicast IPv6 em dispositivos Thread.
O que é necessário
- Um dispositivo Raspberry Pi 3/4 e um cartão SD com capacidade de pelo menos 8 GB.
- Três placas de semicondutores nórdicos nRF52840 DK.
- Um AP Wi-Fi sem o Anúncio do roteador IPv6 ativado no roteador.
- Laptop Linux/macOS (o Raspberry Pi também funciona) com o Python3 instalado.
2. Configurar OTBR
Siga o codelab Roteador de borda do Thread - Conectividade IPv6 bidirecional e descoberta de serviços baseada em DNS para configurar um roteador de borda do Thread no Raspberry Pi.
Quando concluído, o Raspberry Pi deve ter criado uma rede Thread funcionando e conectado a uma rede Wi-Fi.
O OTBR deve se tornar o Roteador de backbone principal dentro de segundos.
$ sudo ot-ctl bbr state Primary Done $ sudo ot-ctl bbr BBR Primary: server16: 0xD800 seqno: 23 delay: 1200 secs timeout: 3600 secs Done
3. Dispositivos Build e Flash Thread
Crie o aplicativo Thread 1.2 CLI com o Multicast e atualize as duas placas nRF52840 DK.
Criar firmware nRF52840 DK
Siga as instruções para clonar o projeto e criar o firmware nRF52840.
$ mkdir -p ~/src $ cd ~/src $ git clone --recurse-submodules --depth 1 https://github.com/openthread/ot-nrf528xx.git $ cd ot-nrf528xx/ $ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_MLR=ON -DOT_THREAD_VERSION=1.2 $ arm-none-eabi-objcopy -O ihex build/bin/ot-cli-ftd ot-cli-ftd.hex
Podemos encontrar o firmware HEX criado em ot-cli-ftd.hex.
Firmware Flash nRF52840 DK
Atualizar o firmware no nRF52840 DK usando nrfjprog, que faz parte das ferramentas de linha de comando nRF (em inglês).
$ nrfjprog -f nrf52 --chiperase --program ot-cli-ftd.hex --reset
4. Anexar dispositivos Thread à rede Thread
O OTBR criou uma rede Thread nas etapas anteriores. Agora, podemos adicionar as DKs nRF52840 à rede Thread:
Extrair conjunto de dados ativos brutos do OTBR:
$ sudo ot-ctl dataset active -x 0e080000000000000000000300000b35060004001fffc00208dead00beef00cafe0708fddead00beef00000510e50d3d0931b3430a59c261c684585a07030a4f70656e54687265616401022715041021cf5e5f1d80d2258d5cfd43416525e90c0302a0ff
Conecte-se a uma placa nRF52840 DK:
$ screen /dev/ttyACM0 115200
Configure o conjunto de dados ativo para o nRF52840 DK:
> dataset set active 0e080000000000000000000300000b35060004001fffc00208dead00beef00cafe0708fddead00beef00000510e50d3d0931b3430a59c261c684585a07030a4f70656e54687265616401022715041021cf5e5f1d80d2258d5cfd43416525e90c0302a0ff Done
Inicie a pilha de linhas de execução, aguarde alguns segundos e verifique se o dispositivo foi conectado:
> ifconfig up Done > thread start Done > state child
Repita as etapas acima para conectar a outra placa nRF52840 DK à rede Thread.
A rede Thread foi configurada com três dispositivos Thread: OTBR e duas placas nRF52840 DK.
5. Configurar rede Wi-Fi
Configure a rede Wi-Fi no OTBR e no laptop para que eles fiquem conectados ao mesmo AP Wi-Fi.
Podemos usar raspi-config para configurar o SSID do Wi-Fi e a senha longa no Raspberry Pi OTBR.
A topologia de rede final é mostrada abaixo:
6. Assinar o endereço multicast IPv6
Assinar ff05::abcd no nRF52840 Dispositivo final 1:
> ipmaddr add ff05::abcd Done
Verifique se ff05::abcd está inscrito:
> ipmaddr ff33:40:fdde:ad00:beef:0:0:1 ff32:40:fdde:ad00:beef:0:0:1 ff05:0:0:0:0:0:0:abcd <--- ff05::abcd subscribed ff02:0:0:0:0:0:0:2 ff03:0:0:0:0:0:0:2 ff02:0:0:0:0:0:0:1 ff03:0:0:0:0:0:0:1 ff03:0:0:0:0:0:0:fc Done
Inscreva-se em ff05::abcd no laptop:
Precisamos de um script Python subscribe6.py para se inscrever em um endereço multicast no laptop.
Copie o código abaixo e salve-o como subscribe6.py:
import ctypes
import ctypes.util
import socket
import struct
import sys
libc = ctypes.CDLL(ctypes.util.find_library('c'))
ifname, group = sys.argv[1:]
addrinfo = socket.getaddrinfo(group, None)[0]
assert addrinfo[0] == socket.AF_INET6
s = socket.socket(addrinfo[0], socket.SOCK_DGRAM)
group_bin = socket.inet_pton(addrinfo[0], addrinfo[4][0])
interface_index = libc.if_nametoindex(ifname.encode('ascii'))
mreq = group_bin + struct.pack('@I', interface_index)
s.setsockopt(socket.IPPROTO_IPV6, socket.IPV6_JOIN_GROUP, mreq)
print("Subscribed %s on interface %s." % (group, ifname))
input('Press ENTER to quit.')
Execute subscribe6.py para assinar ff05::abcd na interface de rede Wi-Fi (por exemplo, wlan0):
$ sudo python3 subscribe6.py wlan0 ff05::abcd Subscribed ff05::abcd on interface wlan0. Press ENTER to quit.
A topologia de rede final com assinaturas multicast é mostrada abaixo:
Agora que inscrevemos o endereço multicast IPv6 no dispositivo final 1 nRF52840 na rede Thread e no laptop na rede Wi-Fi, vamos verificar a acessibilidade multicast IPv6 bidirecional nas seções a seguir.
7. Verificar o multicast IPv6 de entrada
Agora, é possível acessar o dispositivo final 1 nRF52840 na rede Thread e o laptop usando o endereço multicast IPv6 ff05::abcd da rede Wi-Fi.
Dê um ping em ff05::abcd no OTBR pela interface do Wi-Fi:
$ ping -6 -b -t 5 -I wlan0 ff05::abcd PING ff05::abcd(ff05::abcd) from 2401:fa00:41:801:83c1:a67:ae22:5346 wlan0: 56 data bytes 64 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=1 ttl=64 time=57.4 ms 64 bytes from 2401:fa00:41:801:8c09:1765:4ba8:48e8: icmp_seq=1 ttl=64 time=84.9 ms (DUP!) 64 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=2 ttl=64 time=54.8 ms 64 bytes from 2401:fa00:41:801:8c09:1765:4ba8:48e8: icmp_seq=2 ttl=64 time=319 ms (DUP!) 64 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=3 ttl=64 time=57.5 ms 64 bytes from 2401:fa00:41:801:8c09:1765:4ba8:48e8: icmp_seq=3 ttl=64 time=239 ms (DUP!) # If using MacOS, use this command. The interface is typically not "wlan0" for Mac. $ ping6 -h 5 -I wlan0 ff05::abcd
O OTBR pode receber duas respostas de ping do Dispositivo Final 1 e do nRF52840, porque ambos têm assinatura ff05::abcd. Isso mostra que o OTBR pode encaminhar os pacotes multicast da solicitação de ping IPv6 da rede Wi-Fi para a rede Thread.
8. Verificar o multicast IPv6 de saída
Dê um ping em ff05::abcd no dispositivo final nRF52840:
> ping ff05::abcd 100 10 1 108 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=12 hlim=64 time=297ms 108 bytes from 2401:fa00:41:801:64cb:6305:7c3a:d704: icmp_seq=12 hlim=63 time=432ms 108 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=13 hlim=64 time=193ms 108 bytes from 2401:fa00:41:801:64cb:6305:7c3a:d704: icmp_seq=13 hlim=63 time=306ms 108 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=14 hlim=64 time=230ms 108 bytes from 2401:fa00:41:801:64cb:6305:7c3a:d704: icmp_seq=14 hlim=63 time=279ms
O nRF52840 Dispositivo Final 2 pode receber respostas de ping do Dispositivo Final 1 e do nRF52840. Isso mostra que o OTBR pode encaminhar os pacotes multicast IPv6 Ping Reply da rede Thread para a rede Wi-Fi.
9. Parabéns
Parabéns! Você configurou um roteador de borda do Thread e verificou o multicast IPv6 bidirecional.
Para saber mais sobre o OpenThread, acesse openthread.io.
Documentos de referência: