1. บทนำ
ชุดข้อความคืออะไร
เทรดคือโปรโตคอลเครือข่าย Mesh แบบไร้สายที่ใช้พลังงานจาก IP ซึ่งมอบการสื่อสารที่ปลอดภัยระหว่างอุปกรณ์กับอุปกรณ์ระบบคลาวด์ เครือข่ายชุดข้อความจะปรับตัวตามการเปลี่ยนแปลงโทโพโลยีเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในจุดเดียว
OpenThread คืออะไร
OpenThread เปิดตัวโดย Google เป็นการใช้งาน Thread® แบบโอเพนซอร์ส
OpenThread Border Router คืออะไร
OpenThread Border Router (OTBR) ที่ Google เปิดตัวคือการใช้งานเราเตอร์ Thread Border แบบโอเพนซอร์ส
มัลติแคสต์ชุดข้อความ 1.2
เทรด 1.2 จะกําหนดชุดฟีเจอร์เพื่อรองรับมัลติแคสต์ผ่านเครือข่ายที่หลากหลาย (กลุ่มชุดข้อความและ Wi-Fi/อีเทอร์เน็ต) สําหรับที่อยู่มัลติแคสต์ที่มีขอบเขตขนาดใหญ่กว่าขอบเขตในเครื่อง
เราเตอร์ Border 1.2 Border Router จะลงทะเบียนชุดข้อมูล Backbone Router (BBR) และบริการ BBR ที่เลือกคือ Primary Backbone Router (PBBR) ซึ่งรับผิดชอบการรับส่งข้อมูลขาเข้า/ขาออกหลายรายการ
อุปกรณ์ชุดข้อความ 1.2 จะส่งข้อความ CoAP เพื่อลงทะเบียนที่อยู่มัลติแคสต์ไปที่ PBBR (การลงทะเบียน Broadcast Listener, MLR เรียกสั้นๆ) หากที่อยู่นั้นมากกว่าขอบเขตในเครื่อง PBBR ใช้ MLDv2 บนอินเทอร์เฟซภายนอกเพื่อสื่อสารกับ IPv6 LAN/WAN ที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับกลุ่มมัลติแคสต์ IPv6 ที่ต้องฟังในนามของเครือข่าย Thread ในเครื่อง และ PBBR จะส่งต่อการรับส่งข้อมูลมัลติแคสต์ไปยังเครือข่ายชุดข้อความก็ต่อเมื่อปลายทางสมัครรับข้อมูลจากอุปกรณ์ชุดข้อความอย่างน้อย 1 รายการ
สําหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ชุดข้อความ 1.2 อุปกรณ์อาจต้องขึ้นอยู่กับผู้ปกครองเพื่อรวมที่อยู่มัลติแคสต์และ MLR ในนามของตนเอง หรือลงทะเบียนเองหากผู้ปกครองเป็นชุดข้อความ 1.1
โปรดดูรายละเอียดเพิ่มเติมที่หัวข้อข้อกําหนดของชุดข้อความ 1.2 ส่วนที่ 5.24 การส่งต่อมัลติแคสต์เกินกว่าขอบเขตขอบเขตในเครื่อง
สิ่งที่จะสร้าง
ใน Codelab นี้ คุณจะต้องตั้งค่าเราเตอร์ Thread Border และอุปกรณ์ เทรด 2 เครื่อง จากนั้นให้เปิดใช้งานและยืนยันฟีเจอร์มัลติแคสต์ในอุปกรณ์ เทรด และอุปกรณ์ Wi-Fi
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- วิธีสร้างเฟิร์มแวร์ nRF52840 ด้วยฟีเจอร์ Thread 1.2 Multicast
- วิธีสมัครรับที่อยู่มัลติแคสต์ IPv6 ในอุปกรณ์ Thread
สิ่งที่คุณต้องมี
- อุปกรณ์ Raspberry Pi 3/4 และการ์ด SD ที่รองรับอย่างน้อย 8 GB
- กระดาน NRF52840 DK 3 แบบนอร์ดิก
- Wi-Fi AP ที่ไม่ได้เปิดใช้ IPv6 Router Advertisement Guard ในเราเตอร์
- แล็ปท็อป Linux/macOS (Raspberry Pi ใช้งานได้ด้วย) ที่ติดตั้ง Python3
2. ตั้งค่า OTBR
ปฏิบัติตามเราเตอร์ Thread Border - Bidirectual IPv6 Connectivity และ DNS-based Service Discovery เพื่อตั้งค่าเราเตอร์ Thread Border ใน Raspberry สวัสดี
เมื่อเสร็จแล้ว Raspberry Pi ควรสร้างเครือข่ายชุดข้อความที่ใช้งานได้และเชื่อมต่อกับเครือข่าย Wi-Fi แล้ว
OTBR ควรกลายเป็นเราเตอร์ Backbone หลักภายในไม่กี่วินาที
$ 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. อุปกรณ์ด้ายและแฟลช
สร้างแอปพลิเคชัน เทรด 1.2 CLI ด้วยมัลติแคสต์ และแฟลช nRF52840 DK ทั้ง 2 บอร์ด
สร้างเฟิร์มแวร์ nRF52840 DK
ทําตามวิธีการเพื่อโคลนโปรเจ็กต์และสร้างเฟิร์มแวร์ 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
เราค้นหาเฟิร์มแวร์ HEX ที่สร้างสําเร็จได้ที่ ot-cli-ftd.hex
เฟิร์มแวร์ Flash nRF52840 DK
เปิดเฟิร์มแวร์ใน nRF52840 DK โดยใช้ nrfjprog ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือบรรทัดคําสั่ง nRF
$ nrfjprog -f nrf52 --chiperase --program ot-cli-ftd.hex --reset
4. แนบอุปกรณ์ชุดข้อความกับเครือข่ายชุดข้อความ
OTBR ได้สร้างเครือข่าย Thread ในขั้นตอนก่อนหน้าแล้ว ตอนนี้เราเพิ่ม nRF52840 DK ไปยังเครือข่ายชุดข้อความได้ ดังนี้
รับข้อมูลดิบที่มีการใช้งานจาก OTBR:
$ sudo ot-ctl dataset active -x 0e080000000000000000000300000b35060004001fffc00208dead00beef00cafe0708fddead00beef00000510e50d3d0931b3430a59c261c684585a07030a4f70656e54687265616401022715041021cf5e5f1d80d2258d5cfd43416525e90c0302a0ff
เชื่อมต่อกับกระดาน nRF52840 DK:
$ screen /dev/ttyACM0 115200
กําหนดค่าชุดข้อมูลที่ใช้งานอยู่สําหรับ nRF52840 DK
> dataset set active 0e080000000000000000000300000b35060004001fffc00208dead00beef00cafe0708fddead00beef00000510e50d3d0931b3430a59c261c684585a07030a4f70656e54687265616401022715041021cf5e5f1d80d2258d5cfd43416525e90c0302a0ff Done
เริ่มต้นสแต็กชุดข้อความและรอ 2-3 วินาทีและยืนยันว่าอุปกรณ์แนบเรียบร้อยแล้ว
> ifconfig up Done > thread start Done > state child
ทําขั้นตอนข้างต้นซ้ําเพื่อแนบกระดาน nRF52840 DK อื่นกับเครือข่ายชุดข้อความ
ตอนนี้เราตั้งค่าเครือข่ายชุดข้อความด้วยชุดข้อความ 3 ชุดแล้ว ได้แก่ กระดาน OTBR และ nRF52840 DK 2 กระดาน
5. ตั้งค่าเครือข่าย Wi-Fi
ตั้งค่าเครือข่าย Wi-Fi ใน OTBR และแล็ปท็อปเพื่อให้เชื่อมต่อกับ Wi-Fi AP เดียวกัน
เราจะใช้ raspi-config เพื่อตั้งค่า SSID และรหัสผ่าน Wi-Fi ใน OTBR ของ Raspberry Pi
โทโพโลยีเครือข่ายสุดท้ายจะแสดงอยู่ด้านล่าง
6. สมัครใช้บริการที่อยู่มัลติแคสต์ IPv6
สมัครใช้บริการ ff05::abcd ใน nRF52840 End Device 1:
> ipmaddr add ff05::abcd Done
ยืนยันว่าสมัครใช้บริการ ff05::abcd เรียบร้อยแล้ว
> 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
สมัครใช้บริการ ff05::abcd ในแล็ปท็อป:
เราต้องการสคริปต์ Python subscribe6.py เพื่อสมัครรับที่อยู่มัลติแคสต์ในแล็ปท็อป
คัดลอกโค้ดด้านล่างและบันทึกเป็น 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.')
เรียกใช้ subscribe6.py เพื่อสมัครรับข้อมูล ff05::abcd ในอินเทอร์เฟซเครือข่าย Wi-Fi (เช่น wlan0)
$ sudo python3 subscribe6.py wlan0 ff05::abcd Subscribed ff05::abcd on interface wlan0. Press ENTER to quit.
โทโพโลยีเครือข่ายสุดท้ายที่มีการสมัครใช้บริการมัลติแคสต์แสดงอยู่ด้านล่าง
ตอนนี้เราได้สมัครใช้บริการที่อยู่มัลติแคสต์ IPv6 ทั้งบน nRF52840 อุปกรณ์ปลายทาง 1 ในเครือข่ายชุดข้อความและแล็ปท็อปในเครือข่าย Wi-Fi แล้ว เราจะยืนยันการเข้าถึงมัลติแคสต์แบบ IPv6 แบบ 2 ทิศทางในส่วนต่อไปนี้
7. ยืนยันมัลติแคสต์ IPv6 ขาเข้า
ตอนนี้เราสามารถเข้าถึงทั้งอุปกรณ์ nRF52840 End Device 1 ในเครือข่ายชุดข้อความและแล็ปท็อปโดยใช้ที่อยู่มัลติแคสต์ IPv6 ff05::abcd จากเครือข่าย Wi-Fi ได้แล้ว
ใช้คําสั่ง ping ff05::abcd ใน OTBR ผ่านอินเทอร์เฟซ 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!)
เราพบว่า OTBR สามารถรับการตอบกลับจากคําสั่ง ping 2 รายการจากทั้งอุปกรณ์ nRF52840 End Device 1 และแล็ปท็อปได้ เนื่องจากทั้งคู่ได้สมัครรับข้อมูลจาก ff05::abcd ซึ่งแสดงว่า OTBR สามารถส่งต่อแพ็กเกตคําขอ Ping ของ IPv6 จากเครือข่าย Wi-Fi ไปยังเครือข่ายชุดข้อความได้
8. ยืนยันมัลติแคสต์ IPv6 ขาออก
ใช้คําสั่ง ping ff05::abcd ใน 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
nRF52840 อุปกรณ์ปลายทาง 2 รับการตอบกลับคําสั่ง ping ได้จากทั้งอุปกรณ์ nRF52840 End Device 1 และแล็ปท็อป ซึ่งแสดงว่า OTBR สามารถส่งต่อแพ็กเกจมัลติแคสต์ Ping สําหรับ IPv6 จากเครือข่าย Thread ไปยังเครือข่าย Wi-Fi ได้
9. ขอแสดงความยินดี
ขอแสดงความยินดี คุณตั้งค่าเราเตอร์ Thread Border และยืนยัน IPv6 แบบ 2 ทิศทางเรียบร้อยแล้ว
ไปที่ openthread.io เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ OpenThread
เอกสารอ้างอิง: