Маршрутизатор границы потока - многоадресный поток 1.2

1. Введение

608c4c35050eb280.png

Что такое поток?

Thread - это протокол беспроводной ячеистой сети с низким энергопотреблением на основе IP, который обеспечивает безопасную связь между устройствами и устройствами в облаке. Поточные сети могут адаптироваться к изменениям топологии, чтобы избежать одноточечных сбоев.

Что такое OpenThread?

OpenThread выпущенный Google является реализация с открытым кодом Thread®.

Что такое пограничный маршрутизатор OpenThread?

OpenThread пограничный маршрутизатор (OTBR) выпущенный Google является реализацией с открытым исходным кодом на тему пограничного маршрутизатора.

Поток 1.2 Multicast

Thread 1.2 определяет ряд функций для поддержки многоадресной рассылки в гетерогенной сети (сегменты сети Thread и Wi-Fi / Ethernet) для многоадресных адресов с областью, превышающей локальную область.

Граничный маршрутизатор потока 1.2 регистрирует набор данных своего магистрального маршрутизатора (BBR), а выбранная служба BBR является основным магистральным маршрутизатором (PBBR), который отвечает за входящую / исходящую многоадресную рассылку вперед.

Устройство Thread 1.2 отправляет сообщение CoAP для регистрации адреса многоадресной рассылки в PBBR (регистрация прослушивателя многоадресной рассылки, для краткости MLR), если адрес больше, чем локальная область. PBBR использует MLDv2 на своем внешнем интерфейсе для связи с более широкой сетью IPv6 LAN / WAN о группах многоадресной рассылки IPv6, которые он должен слушать, от имени своей локальной сети потоков. А PBBR пересылает многоадресный трафик в сеть потоков только в том случае, если место назначения подписано хотя бы одним устройством потока.

Для минимальных конечных устройств Thread 1.2 они могут зависеть от своего родителя для агрегирования многоадресного адреса и выполнения MLR от их имени или регистрации себя, если их родительский элемент принадлежит Thread 1.1.

Для получения более подробной информации, пожалуйста , обратитесь в теме 1.2 Спецификация Раздел 5.24 Multicast Forwarding для больше Realm-Local Scope.

Что ты будешь строить

В этой кодовой лаборатории вы собираетесь настроить граничный маршрутизатор потоков и два устройства потоков, а затем включить и проверить функции многоадресной рассылки на устройствах потоков и устройствах Wi-Fi.

Что вы узнаете

  • Как собрать прошивку nRF52840 с функциями Thread 1.2 Multicast.
  • Как подписаться на многоадресные IPv6-адреса на устройствах Thread.

Что тебе понадобится

  • Устройство Raspberry Pi 3/4 и SD-карта объемом не менее 8 ГБ.
  • 3 Nordic Semiconductor nRF52840 DK платы.
  • Wi-Fi стандарта AP без IPv6 Router Advertisement Guard включен на маршрутизаторе.
  • Ноутбук Linux / macOS (также работает Raspberry Pi) с установленным Python3.

2. Настройте OTBR.

Следуйте тему Border Router - Двунаправленный IPv6 Связь и DNS-Based Service Discovery codelab создать тему Пограничный маршрутизатор на Raspberry Pi.

По завершении Raspberry Pi должен был создать рабочую сеть Thread и быть подключенным к сети Wi-Fi.

OTBR должен стать основным магистральным маршрутизатором в течение нескольких секунд.

$ 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. Устройства Build и Flash Thread.

Создайте приложение CLI Thread 1.2 с многоадресной рассылкой и прошейте две платы nRF52840 DK.

Сборка прошивки nRF52840 DK

Следуйте инструкциям, чтобы клонировать проект и собрать прошивку 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

Мы можем найти успешно встроенный HEX прошивку на ot-cli-ftd.hex .

Прошить nRF52840 DK прошивкой

Прошить прошивку на nRF52840 DK с помощью nrfjprog , которая является частью инструментов NRF Command Line .

$ nrfjprog -f nrf52 --chiperase --program ot-cli-ftd.hex --reset

4. Подключите устройства Thread к сети Thread.

OTBR создал сеть потоков на предыдущих шагах. Теперь мы можем добавить DK nRF52840 в сеть потоков:

Получите необработанный активный набор данных из OTBR:

$ sudo ot-ctl dataset active -x
0e080000000000000000000300000b35060004001fffc00208dead00beef00cafe0708fddead00beef00000510e50d3d0931b3430a59c261c684585a07030a4f70656e54687265616401022715041021cf5e5f1d80d2258d5cfd43416525e90c0302a0ff

Подключитесь к плате nRF52840 DK:

$ screen /dev/ttyACM0 115200

Настройте активный набор данных для nRF52840 DK:

> dataset set active 0e080000000000000000000300000b35060004001fffc00208dead00beef00cafe0708fddead00beef00000510e50d3d0931b3430a59c261c684585a07030a4f70656e54687265616401022715041021cf5e5f1d80d2258d5cfd43416525e90c0302a0ff
Done

Запустите стек потоков, подождите несколько секунд и убедитесь, что устройство успешно подключено:

> ifconfig up
Done
> thread start
Done
> state
child

Повторите вышеуказанные шаги, чтобы подключить другую плату nRF52840 DK к сети Thread.

Теперь мы успешно настроили сеть Thread с 3 устройствами Thread: OTBR и двумя платами nRF52840 DK.

5. Настройте сеть Wi-Fi.

Настройте сеть Wi-Fi на OTBR и ноутбуке так, чтобы они были подключены к одной и той же точке доступа Wi-Fi.

Мы можем использовать raspi-конфигурации для настройки Wi-Fi SSID и ключевую фразу на Raspberry Pi OTBR.

Окончательная топология сети показана ниже:

5d0f36fd69ebcc9a.png

6. Подпишитесь на многоадресный IPv6-адрес.

Подпишитесь на ff05 :: abcd на nRF52840 End Device 1:

> ipmaddr add ff05::abcd
Done

Проверьте ff05::abcd успешно подписались:

> 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

Подпишитесь на ff05 :: abcd на Ноутбуке:

Нам нужен сценарий Python subscribe6.py подписаться на групповой адрес на ноутбуке.

Скопируйте приведенный ниже код и сохранить его как 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.')

Запуск subscribe6.py подписаться ff05::abcd на сетевом интерфейсе Wi-Fi (например , wlan0):

$ sudo python3 subscribe6.py wlan0 ff05::abcd
Subscribed ff05::abcd on interface wlan0.
Press ENTER to quit.

Окончательная топология сети с многоадресными подписками показана ниже:

b118448c98b2d583.png

Теперь, когда мы подписались на многоадресный IPv6-адрес как на конечном устройстве nRF52840 в потоковой сети, так и на портативном компьютере в сети Wi-Fi, мы собираемся проверить двунаправленную многоадресную доступность IPv6 в следующих разделах.

7. Проверьте входящий многоадресный IPv6.

Теперь, мы должны быть в состоянии достигнуть как nRF52840 Конечного устройства 1 в сети Thread и ноутбук с помощью многоадресной рассылки IPv6 - адреса ff05::abcd из сети Wi-Fi.

Ping ff05 :: abcd на OTBR через интерфейс 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!)

Мы можем видеть , что OTBR может получить два положительных ответа от обоих nRF52840 End устройства 1 и ноутбук , потому что они оба подписались на ff05::abcd . Это показывает, что OTBR может пересылать многоадресные пакеты IPv6 Ping Request из сети Wi-Fi в сеть Thread.

8. Проверьте исходящую многоадресную рассылку IPv6.

Ping ff05 :: abcd на nRF52840 End Device 2:

$ 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

Конечное устройство nRF52840 2 может получать ответы на эхо-запрос как от конечного устройства 1 nRF52840, так и от портативного компьютера. Это показывает, что OTBR может пересылать многоадресные пакеты IPv6 Ping Reply из сети Thread в сеть Wi-Fi.

9. Поздравления

Поздравляем, вы успешно настроили пограничный маршрутизатор потоков и подтвердили двунаправленную многоадресную рассылку IPv6!

Более подробную информацию о OpenThread, посетите openthread.io .

Справочные документы: