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.
НАТ64
NAT64 — это механизм, который позволяет узлам в сетях только IPv6 получать доступ к ресурсам в сетях IPv4. Шлюз NAT64 является преобразователем между протоколами IPv4 и протоколами IPv6.
Транслятор NAT64, как часть пограничного маршрутизатора OpenThread, поддерживает трансляцию протоколов TCP, UDP и ICMP (ICMPv6).
Что ты построишь
В этой лабораторной работе вы собираетесь настроить пограничный маршрутизатор OpenThread и устройство Thread, а затем включить и проверить связь между устройствами Thread и узлами IPv4 в Интернете через пограничный маршрутизатор OpenThread.
Что вы узнаете
- Как создать пограничный маршрутизатор OpenThread с функциями NAT64.
- Как взаимодействовать с хостами IPv4 с конечных устройств Thread.
Что вам понадобится
- Рабочая станция Linux для создания и прошивки Thread NCP, интерфейса командной строки OpenThread и тестирования подключения IPv4.
- Raspberry Pi 4 с 4 ГБ оперативной памяти для пограничного маршрутизатора Thread. Ваша рабочая станция Linux должна быть доступна через IPv4 с этого устройства.
- 2 платы Nordic Semiconductor nRF52840 DK.
Топология сети для этой лаборатории кода:
2. Настройка пограничного маршрутизатора OpenThread
Выполните шаг настройки OTBR кодовой лаборатории Thread Border Router — двунаправленное подключение IPv6 и обнаружение служб на основе DNS, чтобы создать пограничный маршрутизатор OpenThread со следующими изменениями:
В разделе «Сборка и установка OTBR» вам необходимо указать сценарию включить транслятор NAT64 в OpenThread, установив для переменной среды NAT64 значение 1 , а для NAT64_SERVICE — значение openthread . Перед этим шагом выполните следующую команду:
$ export NAT64=1 NAT64_SERVICE=openthread
Продолжайте работу с кодовой работой «Пограничный маршрутизатор потоков — двунаправленное подключение IPv6 и обнаружение служб на основе DNS», как написано. После создания сети Thread вы можете убедиться, что пограничный маршрутизатор публикует префикс NAT64 с помощью команд OpenThread CLI.
Во-первых, убедитесь, что наш пограничный маршрутизатор запущен и работает, а на пограничном маршрутизаторе включен NAT64:
$ sudo ot-ctl state leader Done $ sudo ot-ctl nat64 enable Done $ sudo ot-ctl nat64 state PrefixManager: Active Translator: Active Done
Мы должны увидеть, что OTBR действует как лидер потока, и в сетевых данных потока есть префикс NAT64 ( fd4c:9574:3720:2:0:0::/96 в нашем случае):
$ sudo ot-ctl netdata show Prefixes: fd4c:9574:3720:1::/64 paos low 0800 Routes: fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 0800 fd4c:9574:3720:2:0:0::/96 sn low 0800 Services: 44970 01 41000500000e10 s 0800 44970 5d fdd20e532b87b93f50ad4eea0450f1bfd11f s 0800 Done
Префикс NAT64 будет использоваться устройствами Thread при взаимодействии с хостом IPv4.
3. Настройка устройства окончания резьбы.
Выполните шаг «Настройка FTD» в разделе «Построение сети потоков с помощью плат nRF52840 и лаборатории кода OpenThread», чтобы создать и прошить конечное устройство CLI nRF52840, изменив следующий шаг:
В Build and flash вам необходимо добавить -DOT_DNS_CLIENT=ON , -DOT_SRP_CLIENT=ON и -DOT_ECDSA=ON в командную строку при вызове script/build :
$ cd ~/src/ot-nrf528xx $ rm -rf build $ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_JOINER=ON -DOT_COMMISSIONER=ON -DOT_DNS_CLIENT=ON -DOT_SRP_CLIENT=ON -DOT_ECDSA=ON
Продолжайте работу над созданием сети Thread с платами nRF52840 и кодовой лабораторией OpenThread, как написано. После того как на конечном устройстве будет прошит образ CLI, следуйте инструкциям Thread Border Router — двунаправленное подключение IPv6 и обнаружение служб на основе DNS, чтобы настроить конечное устройство Thread.
Подождите несколько секунд после настройки конечного устройства Thread и проверьте, успешно ли присоединение к сети Thread. Вы сможете найти префикс NAT64 из сетевых данных (в нашем случае fd4c:9574:3720:2:0:0::/96 ):
> netdata show Prefixes: fd4c:9574:3720:1::/64 paos low 0800 Routes: fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 0800 fd4c:9574:3720:2:0:0::/96 sn low 0800 Services: 44970 01 41000500000e10 s 0800 44970 5d fdd20e532b87b93f50ad4eea0450f1bfd11f s 0800 Done
Убедитесь, что сетевые данные соответствуют данным OTBR.
4. Общайтесь с хостами IPv4 с конечного устройства Thread.
Теперь вы можете общаться с хостами в сети IPv4 с конечного устройства, которое мы только что настроили.
Отправлять эхо-запросы ICMP на хосты IPv4.
Из CLI нашего конечного устройства Thread:
> ping 8.8.8.8 Pinging synthesized IPv6 address: fd4c:9574:3720:2:0:0:808:808 16 bytes from fd4c:9574:3720:2:0:0:808:808: icmp_seq=15 hlim=119 time=48ms 1 packets transmitted, 1 packets received. Packet loss = 0.0%. Round-trip min/avg/max = 48/48.0/48 ms. Done
Пограничный маршрутизатор создает элемент сопоставления NAT64 для этого устройства с помощью команды nat64 mappings :
$ sudo ot-ctl nat64 mappings | | Address | | 4 to 6 | 6 to 4 | +------------------+-------------------------------------------------------------+--------+-------------------------+-------------------------+ | ID | IPv6 | IPv4 | Expiry | Pkts | Bytes | Pkts | Bytes | +------------------+------------------------------------------+------------------+--------+----------+--------------+----------+--------------+ | 377ee63dd3127f1a | fd4c:9574:3720:1:1d61:b4c1:494f:f975 | 192.168.255.254 | 7190s | 1 | 16 | 1 | 16 | | | TCP | 0 | 0 | 0 | 0 | | | UDP | 0 | 0 | 0 | 0 | | | ICMP | 1 | 16 | 1 | 16 | Done
fd4c:9574:3720:1:1d61:b4c1:494f:f975 должен быть адресом IPv6 вашего устройства Thread.
Запустите эту команду на пограничном маршрутизаторе в любое время, чтобы увидеть, как он считает трафик.
Отправлять DNS-запросы на DNS-серверы IPv4.
Используйте dns resolve4 для разрешения имени хоста в сети IPv4. Адрес DNS-сервера также может быть адресом IPv4:
> dns resolve4 example.com 8.8.8.8 Synthesized IPv6 DNS server address: fd4c:9574:3720:2:0:0:808:808 DNS response for example.com. - fd4c:9574:3720:2:0:0:5db8:d822 TTL:20456 Done
Общайтесь через TCP
Между конечным устройством и хостами в сети IPv4 можно установить TCP-соединения.
Предположим, что IP-адрес вашего хоста Linux IPv4 — 192.168.0.2 .
На хосте Linux IPv4 используйте nc для прослушивания TCP-соединений:
$ nc -l 0.0.0.0 12345
С конечного устройства Thread установите TCP-соединение и отправьте сообщения на хост Linux IPv4:
> tcp init Done > tcp connect 192.168.0.2 12345 Connecting to synthesized IPv6 address: fd4c:9574:3720:2:0:0:c0a8:2 Done > tcp send hello
Ваш хост Linux IPv4 выводит:
hello
Вы также можете отправлять сообщения с хоста Linux IPv4 на конечное устройство Thread. Введите «world» и нажмите Enter на хосте Linux IPv4, на котором работает nc , и ваше конечное устройство Thread выведет:
TCP: Received 6 bytes: world
Общайтесь через UDP
Между устройствами Thread и хостами в сети IPv4 можно взаимодействовать с помощью UDP.
Предположим, что IP-адрес вашего хоста Linux IPv4 — 192.168.0.2 .
Используйте nc для прослушивания UDP-соединений:
$ nc -u -l 0.0.0.0 12345
С конечного устройства Thread установите UDP-соединение и отправьте сообщения на хост Linux IPv4:
> udp open Done > udp connect 192.168.0.2 12345 Connecting to synthesized IPv6 address: fd4c:9574:3720:2:0:0:c0a8:2 Done > udp send hello Done
Ваш хост Linux IPv4 выводит:
hello
Вы также можете отправлять сообщения с хоста Linux IPv4 на конечное устройство Thread. Введите «world» и нажмите Enter на хосте Linux IPv4, на котором работает nc , и ваше конечное устройство Thread выведет:
6 bytes from fd4c:9574:3720:2:0:0:c0a8:2 12345 world
5. Переключите NAT64 на пограничном маршрутизаторе.
Вы можете включить или отключить NAT64 в любое время. Используйте nat64 disable чтобы отключить NAT64. И используйте nat64 state , чтобы проверить состояние NAT64.
$ sudo ot-ctl nat64 disable Done $ sudo ot-ctl nat64 state PrefixManager: Disabled Translator: Disabled Done
После отключения устройство больше не публикует префикс NAT64:
$ sudo ot-ctl netdata show Prefixes: fd4c:9574:3720:1::/64 paos low 0800 Routes: fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 0800 Services: 44970 01 41000500000e10 s 0800 44970 5d fdd20e532b87b93f50ad4eea0450f1bfd11f s 0800 Done
Кроме того, устройства в сети Thread больше не могут получить доступ к хосту IPv4 через этот пограничный маршрутизатор.
Из CLI нашего конечного устройства Thread:
> ping 8.8.8.8 Error 13: InvalidState
Используйте nat64 enable , чтобы включить NAT64. Прежде чем менеджер префиксов начнет объявлять префикс NAT64, может пройти некоторое время:
$ sudo ot-ctl nat64 enable Done $ sudo ot-ctl nat64 state PrefixManager: Idle Translator: NotWorking Done
Через несколько секунд компоненты NAT64 должны быть запущены и работать:
$ sudo ot-ctl nat64 state PrefixManager: Active Translator: Active Done $ sudo ot-ctl netdata show Prefixes: fd4c:9574:3720:1::/64 paos low 0800 Routes: fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 0800 fd4c:9574:3720:2:0:0::/96 sn low 0800 Services: 44970 01 41000500000e10 s 0800 44970 5d fdd20e532b87b93f50ad4eea0450f1bfd11f s 0800 Done
Обратите внимание, что отключение NAT64 очистит таблицу сопоставлений:
$ sudo ot-ctl nat64 mappings | | Address | | 4 to 6 | 6 to 4 | +------------------+-------------------------------------------------------------+--------+-------------------------+-------------------------+ | ID | IPv6 | IPv4 | Expiry | Pkts | Bytes | Pkts | Bytes | +------------------+------------------------------------------+------------------+--------+----------+--------------+----------+--------------+ Done
6. Перенаправлять DNS-запросы на вышестоящие DNS-серверы.
Когда NAT64 включен на пограничном маршрутизаторе, OpenThread попытается перенаправить DNS-запросы для интернет-доменов на вышестоящие DNS-серверы.
Эта функция поддерживается внутренним сервером DNS-SD, поэтому вам необходимо убедиться, что сервер DNS-SD включен.
$ sudo ot-ctl srp server state running Done
Если он не running , то включите его:
$ sudo ot-ctl srp server enable Done
Убедитесь, что вышестоящий DNS-прокси включен:
$ sudo ot-ctl dns server upstream Enabled Done
Если он не Enabled , то включите его:
$ sudo ot-ctl dns server upstream enable Done
На конечных устройствах убедитесь, что клиент SRP включен, чтобы он отправлял DNS-запросы на пограничный маршрутизатор:
> srp client state Enabled Done
Если он не Enabled , то включите его:
> srp client autostart enable Done
На конечном устройстве убедитесь, что DNS-сервером по умолчанию является пограничный маршрутизатор:
> dns config Server: [fdd2:0e53:2b87:b93f:50ad:4eea:0450:f1bf]:53 ResponseTimeout: 6000 ms MaxTxAttempts: 3 RecursionDesired: yes Done
IPv6-адрес сервера ( fdd2:0e53:2b87:b93f:50ad:4eea:0450:f1bf в приведенном выше примере) должен быть одним из адресов вашего пограничного маршрутизатора OpenThread.
Теперь вы можете отправлять DNS-запросы для интернет-доменов с конечного устройства:
> dns resolve example.com DNS response for example.com. - 2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946 TTL:8720 Done > dns resolve4 example.com DNS response for example.com. - fd4c:9574:3720:2:0:0:5db8:d822 TTL:20456 Done
7. Поздравления
Поздравляем, вы успешно настроили пограничный маршрутизатор с поддержкой NAT64 и использовали его для предоставления доступа в Интернет конечным устройствам Thread!
Дальнейшее чтение
- Руководства OpenThread
- Справочник по интерфейсу командной строки OpenThread
- Справочник по API OpenThread для NAT64
- Справочник по API OpenThread для восходящего DNS
- Абстракция платформы OpenThread для DNS