1. Introduction
Qu'est-ce que Thread ?
Thread est un protocole de réseau maillé sans fil basse consommation basé sur IP qui permet des communications sécurisées entre appareils et entre appareils et le cloud. Les réseaux Thread peuvent s'adapter aux changements de topologie pour éviter les points de défaillance uniques.
Qu'est-ce qu'OpenThread ?
OpenThread publié par Google est une implémentation Open Source de Thread®.
Qu'est-ce qu'un routeur de bordure OpenThread ?
Le routeur de bordure OpenThread (OTBR) publié par Google est une implémentation Open Source du routeur de bordure Thread.
NAT64
NAT64 est un mécanisme qui permet aux hôtes des réseaux IPv6 uniquement d'accéder aux ressources des réseaux IPv4. La passerelle NAT64 est un traducteur entre les protocoles IPv4 et IPv6.
Le traducteur NAT64, qui fait partie d'OpenThread Border Router, est compatible avec la traduction des protocoles TCP, UDP et ICMP (ICMPv6).
Ce que vous allez faire
Dans cet atelier de programmation, vous allez configurer un routeur de bordure OpenThread (OTBR) et un appareil Thread, puis activer et vérifier la communication entre les appareils Thread et les hôtes IPv4 sur Internet via le routeur de bordure OpenThread.
Points abordés
- Découvrez comment créer un routeur de bordure OpenThread avec des fonctionnalités NAT64.
- Comment communiquer avec des hôtes IPv4 à partir de terminaux Thread.
Prérequis
- Un poste de travail Linux pour créer et flasher un RCP Thread, la CLI OpenThread et tester la connectivité IPv4.
- Un Raspberry Pi pour le routeur de bordure Thread. Votre poste de travail Linux doit être accessible via IPv4 depuis cet appareil.
- Deux clés USB Nordic Semiconductor nRF52840 (une pour le RCP et une pour l'appareil final Thread).
Topologie du réseau pour cet atelier de programmation :
2. Configurer OpenThread Border Router
Le moyen le plus rapide de configurer un OTBR consiste à suivre le Guide de configuration OTBR.
Une fois la configuration OTBR terminée, utilisez ot-ctl pour vérifier que le service NAT64 est activé sur le routeur de bordure :
> nat64 state PrefixManager: Active Translator: Active Done
Un routeur de bordure Thread publie le préfixe NAT64 dans les données du réseau Thread :
> netdata show Prefixes: fd16:a3d:e170:1::/64 paros low f800 Routes: ::/0 s med f800 fd16:a3d:e170:2:0:0::/96 sn low f800 Services: 44970 5d fd4db3e59738319339c4ee02ca9e2b1dd120 s f800 0 Contexts: fd16:a3d:e170:1::/64 1 sc Commissioning: 60365 - - - Done
Le préfixe NAT64 s'affiche en tant qu'entrée de route avec le flag n. Dans l'exemple ci-dessus, fd16:a3d:e170:2:0:0::/96 est le préfixe NAT64.
Le préfixe NAT64 sera utilisé par les appareils Thread lorsqu'ils communiqueront avec un hôte IPv4.
3. Configurer un appareil final Thread
Suivez l'étape de configuration des FTD du codelab Créer un réseau Thread avec des cartes nRF52840 et OpenThread pour créer et flasher un appareil final CLI nRF52840, en apportant la modification suivante à l'étape :
Dans Compiler et flasher, vous devez ajouter -DOT_DNS_CLIENT=ON, -DOT_SRP_CLIENT=ON et -DOT_ECDSA=ON à la ligne de commande lorsque vous appelez script/build :
$ cd ~/src/ot-nrf528xx $ rm -rf build $ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_DNS_CLIENT=ON -DOT_SRP_CLIENT=ON -DOT_ECDSA=ON
Continuez avec l'atelier de programmation Créer un réseau Thread avec des cartes nRF52840 et OpenThread tel qu'il est écrit. Une fois l'appareil final flashé avec l'image CLI, suivez Rejoindre le deuxième nœud au réseau Thread pour ajouter l'appareil Thread au réseau Thread.
Attendez quelques secondes après avoir configuré l'appareil final Thread, puis vérifiez si la connexion au réseau Thread a réussi. Comme indiqué ci-dessus, vous pouvez afficher le préfixe NAT64 publié dans les données du réseau Thread.
> netdata show Prefixes: fd16:a3d:e170:1::/64 paros low f800 Routes: ::/0 s med f800 fd16:a3d:e170:2:0:0::/96 sn low f800 Services: 44970 5d fd4db3e59738319339c4ee02ca9e2b1dd120 s f800 0 Contexts: fd16:a3d:e170:1::/64 1 sc Commissioning: 60365 - - - Done
Assurez-vous que les données du réseau correspondent à celles de l'OTBR.
4. Communiquer avec des hôtes IPv4 depuis l'appareil final Thread
Vous pouvez désormais communiquer avec les hôtes du réseau IPv4 à partir de l'appareil final que nous venons de configurer.
Envoyer des requêtes d'écho ICMP aux hôtes IPv4
Depuis la CLI de notre appareil final Thread :
> ping 8.8.8.8 Pinging synthesized IPv6 address: fd16:a3d:e170:2:0:0:808:808 16 bytes from fd16:a3d:e170:2:0:0:808:808: icmp_seq=1 hlim=109 time=28ms 1 packets transmitted, 1 packets received. Packet loss = 0.0%. Round-trip min/avg/max = 28/28.0/28 ms. Done
Le routeur de bordure crée un élément de mappage NAT64 pour cet appareil à l'aide de la commande nat64 mappings :
> nat64 mappings | | Address | Ports or ICMP Ids | | 4 to 6 | 6 to 4 | +------------------+-------------------------------------------------------------+-------------------+--------+-------------------------+-------------------------+ | ID | IPv6 | IPv4 | v6 | v4 | Expiry | Pkts | Bytes | Pkts | Bytes | +------------------+------------------------------------------+------------------+---------+---------+--------+----------+--------------+----------+--------------+ | 90b156e3cf609a23 | fd16:a3d:e170:1:492d:bcdb:9f72:6297 | 192.168.255.254 | N/A | N/A | 7162s | 1 | 16 | 1 | 16 | | | TCP | 0 | 0 | 0 | 0 | | | UDP | 0 | 0 | 0 | 0 | | | ICMP | 1 | 16 | 1 | 16 | Done
fd16:a3d:e170:1:492d:bcdb:9f72:6297 doit correspondre à l'adresse IPv6 de votre appareil Thread.
Exécutez cette commande sur le routeur de bordure à tout moment pour voir comment il comptabilise le trafic.
Envoyer des requêtes DNS aux serveurs DNS IPv4
Utilisez dns resolve4 pour résoudre un nom d'hôte sur le réseau IPv4. L'adresse du serveur DNS peut également être une adresse IPv4 :
> dns resolve4 example.com 8.8.8.8 Synthesized IPv6 DNS server address: fd16:a3d:e170:2:0:0:808:808 DNS response for example.com. - fd16:a3d:e170:2:0:0:17c0:e454 TTL:295 fd16:a3d:e170:2:0:0:17d7:88 TTL:295 fd16:a3d:e170:2:0:0:17d7:8a TTL:295 fd16:a3d:e170:2:0:0:6007:80af TTL:295 fd16:a3d:e170:2:0:0:6007:80c6 TTL:295 fd16:a3d:e170:2:0:0:17c0:e450 TTL:295 Done
Communiquer via TCP
Il est possible d'établir des connexions TCP entre l'appareil et les hôtes du réseau IPv4.
Supposons que l'adresse IP de votre hôte Linux IPv4 soit 192.168.0.2.
Sur votre hôte Linux IPv4, utilisez nc pour écouter les connexions TCP :
$ nc -l 0.0.0.0 12345
Depuis votre appareil final Thread, établissez une connexion TCP et envoyez des messages à votre hôte Linux IPv4 :
> tcp init Done > tcp connect 192.168.0.2 12345 Connecting to synthesized IPv6 address: fd16:a3d:e170:2:0:0:c0a8:2 Done > tcp send hello
Sorties de votre hôte Linux IPv4 :
hello
Vous pouvez également envoyer des messages depuis votre hôte Linux IPv4 vers l'appareil final Thread. Saisissez "world" (monde), puis appuyez sur Entrée sur votre hôte Linux IPv4 exécutant nc. Votre appareil final Thread affiche le résultat suivant :
TCP: Received 6 bytes: world
Communiquer via UDP
Il est possible de communiquer à l'aide d'UDP entre les appareils Thread et les hôtes du réseau IPv4.
Supposons que l'adresse IP de votre hôte Linux IPv4 soit 192.168.0.2.
Utilisez nc pour écouter les connexions UDP :
$ nc -u -l 0.0.0.0 12345
À partir de votre appareil final Thread, établissez une connexion UDP et envoyez des messages à votre hôte Linux IPv4 :
> udp open Done > udp connect 192.168.0.2 12345 Connecting to synthesized IPv6 address: fd16:a3d:e170:2:0:0:c0a8:2 Done > udp send hello Done
Sorties de votre hôte Linux IPv4 :
hello
Vous pouvez également envoyer des messages depuis votre hôte Linux IPv4 vers l'appareil final Thread. Saisissez "world" (monde), puis appuyez sur Entrée sur votre hôte Linux IPv4 exécutant nc. Votre appareil final Thread affiche le résultat suivant :
6 bytes from fd16:a3d:e170:2:0:0:c0a8:2 12345 world
5. Activer/Désactiver NAT64 sur le routeur de bordure
Vous pouvez activer ou désactiver NAT64 à tout moment. Utilisez nat64 disable pour désactiver NAT64. Utilisez nat64 state pour vérifier l'état de NAT64.
> nat64 disable Done > nat64 state PrefixManager: Disabled Translator: Disabled Done
Une fois désactivé, l'appareil ne publie plus de préfixe NAT64 :
> netdata show Prefixes: fd16:a3d:e170:1::/64 paros low f800 Routes: ::/0 s med f800 Services: 44970 5d fd4db3e59738319339c4ee02ca9e2b1dd120 s f800 0 Contexts: fd16:a3d:e170:1::/64 1 sc Commissioning: 60365 - - - Done
De plus, les appareils du réseau Thread ne peuvent plus accéder à l'hôte IPv4 via ce routeur de bordure.
Depuis la CLI de notre appareil final Thread :
> ping 8.8.8.8 Error 13: InvalidState
Utilisez nat64 enable pour activer NAT64. Il peut s'écouler un certain temps avant que le gestionnaire de préfixes ne commence à annoncer un préfixe NAT64 :
> nat64 enable Done > nat64 state PrefixManager: Idle Translator: NotWorking Done
Au bout de quelques secondes, les composants NAT64 devraient être opérationnels :
> nat64 state PrefixManager: Active Translator: Active Done > netdata show Prefixes: fd16:a3d:e170:1::/64 paros low f800 Routes: ::/0 s med f800 fd16:a3d:e170:2:0:0::/96 sn low f800 Services: 44970 5d fd4db3e59738319339c4ee02ca9e2b1dd120 s f800 0 Contexts: fd16:a3d:e170:1::/64 1 sc Commissioning: 60365 - - - Done
Notez que la désactivation de NAT64 effacera la table de mappage :
> nat64 mappings | | Address | Ports or ICMP Ids | | 4 to 6 | 6 to 4 | +------------------+-------------------------------------------------------------+-------------------+--------+-------------------------+-------------------------+ | ID | IPv6 | IPv4 | v6 | v4 | Expiry | Pkts | Bytes | Pkts | Bytes | +------------------+------------------------------------------+------------------+---------+---------+--------+----------+--------------+----------+--------------+ Done
6. Transférer les requêtes DNS vers des serveurs DNS en amont
Lorsque NAT64 est activé sur le routeur de bordure, OpenThread tente de transférer les requêtes DNS pour les domaines Internet vers les serveurs DNS en amont.
Sur votre appareil, assurez-vous que le routeur de bordure est le serveur DNS par défaut :
> dns config Server: [fd4d:b3e5:9738:3193:39c4:ee02:ca9e:2b1d]:53 ResponseTimeout: 6000 ms MaxTxAttempts: 3 RecursionDesired: yes ServiceMode: srv_txt_opt Nat64Mode: allow Done
L'adresse IPv6 du serveur (fd4d:b3e5:9738:3193:39c4:ee02:ca9e:2b1d dans l'exemple ci-dessus) doit être l'une des adresses de votre routeur de bordure OpenThread.
Vous pouvez désormais envoyer des requêtes DNS pour les domaines Internet depuis l'appareil final :
> dns resolve example.com DNS response for example.com. - 2600:1406:3a00:21:0:0:173e:2e65 TTL:161 2600:1406:3a00:21:0:0:173e:2e66 TTL:161 2600:1406:bc00:53:0:0:b81e:94c8 TTL:161 2600:1406:bc00:53:0:0:b81e:94ce TTL:161 2600:1408:ec00:36:0:0:1736:7f24 TTL:161 2600:1408:ec00:36:0:0:1736:7f31 TTL:161 Done > dns resolve4 example.com DNS response for example.com. - fd16:a3d:e170:2:0:0:6007:80af TTL:300 fd16:a3d:e170:2:0:0:6007:80c6 TTL:300 fd16:a3d:e170:2:0:0:17c0:e450 TTL:300 fd16:a3d:e170:2:0:0:17c0:e454 TTL:300 fd16:a3d:e170:2:0:0:17d7:88 TTL:300 fd16:a3d:e170:2:0:0:17d7:8a TTL:300 Done
7. Félicitations
Félicitations, vous avez configuré un routeur de bordure compatible avec NAT64 et vous l'avez utilisé pour fournir un accès à Internet aux appareils finaux Thread.
Documentation complémentaire
- Guides OpenThread
- Documentation de référence de la CLI OpenThread
- Documentation de référence de l'API OpenThread pour NAT64
- Documentation de référence de l'API OpenThread pour le DNS en amont
- Abstraction de plate-forme OpenThread pour le DNS