1. Введение
Что такое нить?
Thread — это протокол беспроводной ячеистой сети с низким энергопотреблением на основе IP, который обеспечивает безопасную связь между устройствами и между устройствами и облаком. Сети потоков могут адаптироваться к изменениям топологии, чтобы избежать единичных сбоев.
Что такое OpenThread?
OpenThread, выпущенный Google, представляет собой реализацию Thread® с открытым исходным кодом.
Что такое пограничный маршрутизатор OpenThread?
OpenThread Border Router (OTBR), выпущенный Google, представляет собой реализацию Thread Border Router с открытым исходным кодом.
Тема 1.2 Многоадресная рассылка
Поток 1.2 определяет ряд функций для поддержки многоадресной рассылки в гетерогенной сети (сегменты сети Thread и Wi-Fi/Ethernet) для адресов многоадресной рассылки с областью действия, превышающей локальную область.
Пограничный маршрутизатор потока 1.2 регистрирует свой набор данных магистрального маршрутизатора (BBR), а выбранная служба BBR является основным магистральным маршрутизатором (PBBR), который отвечает за входящую/исходящую многоадресную рассылку.
Устройство потока 1.2 отправляет сообщение CoAP для регистрации адреса многоадресной рассылки в PBBR (регистрация прослушивателя многоадресной рассылки, сокращенно MLR), если адрес больше, чем локальная область. PBBR использует MLDv2 на своем внешнем интерфейсе для связи с более широкой LAN/WAN IPv6 о группах многоадресной рассылки IPv6, которые ему необходимо прослушивать, от имени своей локальной сети потоков. И PBBR пересылает многоадресный трафик в сеть потоков только в том случае, если на пункт назначения подписано хотя бы одно устройство потока.
Для минимальных конечных устройств потока 1.2 они могут зависеть от своего родителя, который будет агрегировать адрес многоадресной рассылки и выполнять MLR от их имени, или зарегистрироваться самостоятельно, если их родительский элемент относится к потоку 1.1.
Для получения более подробной информации обратитесь к разделу 5.24 «Спецификация темы 1.2». Многоадресная переадресация для области, превышающей локальную область .
Что вы построите
В этой лабораторной работе вы собираетесь настроить пограничный маршрутизатор Thread и два устройства Thread, а затем включить и проверить функции многоадресной рассылки на устройствах Thread и устройствах Wi-Fi.
Что вы узнаете
- Как собрать прошивку nRF52840 с функциями многоадресной рассылки Thread 1.2.
- Как подписаться на многоадресные адреса IPv6 на устройствах Thread.
Что вам понадобится
- Устройство Raspberry Pi 3/4 и SD-карта объемом не менее 8 ГБ.
- 3 платы Nordic Semiconductor nRF52840 DK .
- Точка доступа Wi-Fi без включенной на маршрутизаторе защиты IPv6 Router Advertisement Guard .
- Ноутбук Linux/macOS (также работает Raspberry Pi) с установленным Python3.
2. Настройка ОТБР
Следуйте кодовой лаборатории «Пограничный маршрутизатор потоков — двунаправленное подключение IPv6 и обнаружение служб на основе DNS», чтобы настроить пограничный маршрутизатор потоков на Raspberry Pi.
По завершении Raspberry Pi должен был создать рабочую сеть Thread и подключиться 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. Сборка и прошивка устройств 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 созданную прошивку HEX по адресу ot-cli-ftd.hex .
Прошить прошивку nRF52840 DK
Прошейте прошивку на nRF52840 DK с помощью nrfjprog , который является частью инструментов командной строки nRF .
$ 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 Thread:
Получите необработанный набор активных 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 тремя устройствами Thread: OTBR и двумя платами nRF52840 DK.
5. Настройка сети 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-config для настройки SSID Wi-Fi и парольной фразы на Raspberry Pi OTBR.
Окончательная топология сети показана ниже:
6. Подпишитесь на многоадресный адрес IPv6.
Подпишитесь на ff05::abcd на конечном устройстве 1 nRF52840:
> ipmaddr add ff05::abcd Done
Убедитесь, что ff05::abcd успешно подписан:
> 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 скрипт Python subscribe6.py для подписки на адрес многоадресной рассылки на ноутбуке.
Скопируйте приведенный ниже код и сохраните 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.')
Запустите subscribe6.py , чтобы подписаться на 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 подписками на многоадресную рассылку показана ниже:
Теперь, когда мы подписались на адрес многоадресной рассылки IPv6 как на конечном устройстве 1 nRF52840 в сети Thread, так и на ноутбуке в сети Wi-Fi, мы собираемся проверить доступность двунаправленной многоадресной рассылки IPv6 в следующих разделах.
7. Проверьте входящую многоадресную рассылку IPv6.
Теперь мы сможем подключиться как к конечному устройству 1 nRF52840 в сети Thread, так и к ноутбуку, используя адрес многоадресной рассылки IPv6 ff05::abcd из сети Wi-Fi.
Пинг 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!) # If using MacOS, use this command. The interface is typically not "wlan0" for Mac. $ ping6 -h 5 -I wlan0 ff05::abcd
Мы видим, что OTBR может получить два ответа на пинг как от конечного устройства nRF52840 1, так и от ноутбука, поскольку они оба подписаны на ff05::abcd . Это показывает, что OTBR может пересылать многоадресные пакеты запроса Ping IPv6 из сети Wi-Fi в сеть Thread.
8. Проверьте исходящую многоадресную рассылку IPv6.
Пинг ff05::abcd на конечном устройстве 2 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
Конечное устройство 2 nRF52840 может получать ответы на ping как от конечного устройства 1 nRF52840, так и от ноутбука. Это показывает, что OTBR может пересылать пакеты многоадресной рассылки 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!
Дополнительную информацию об OpenThread можно найти на openthread.io .
Справочные документы: