1. Introdução
O que é um roteador de borda do Thread?
O Thread é um protocolo de rede mesh sem fio de baixo consumo e baseado em IP que permite a comunicação segura entre dispositivos e na nuvem. As redes de linhas de execução podem se adaptar às mudanças de topologia para evitar pontos únicos de falha.
Um roteador de borda do Thread conecta uma rede Thread a outras redes baseadas em IP, como Wi-Fi ou Ethernet. Uma rede Thread requer um roteador de borda para se conectar a outras redes. Um roteador de borda do Thread é compatível minimamente com as seguintes funções:
- Conectividade IP bidirecional entre redes Thread e Wi-Fi/Ethernet.
- Descoberta de serviços bidirecionais via mDNS (no link Wi-Fi/Ethernet) e SRP (na rede Thread).
- Thread-in-Infrastructure que mescla partições Thread em links baseados em IP.
- Comissionamento externo para Thread (por exemplo, um celular) para autenticar e conectar um dispositivo Thread a uma rede Thread.
O Roteador de borda do OpenThread (OTBR) lançado pelo Google é uma implementação de código aberto do Roteador de Borda do Thread.
O que você vai criar
Neste codelab, você configurará um roteador de borda do Thread e conectará seu smartphone a um dispositivo final do Thread por meio do roteador de borda.
O que você vai aprender
- Como configurar o OTBR
- Como formar uma rede Thread com OTBR
- Como criar um dispositivo CLI do OpenThread com o recurso SRP
- Como registrar um serviço no SRP
- Como descobrir e alcançar um dispositivo final Thread.
Pré-requisitos
- Um dispositivo Raspberry Pi 3/4 e um cartão SD com pelo menos 8 GB de capacidade.
- 2 placas de desenvolvimento Nordic Semiconductor nRF52840.
- Um Wi-Fi AP sem a proteção contra publicidade do roteador IPv6 ativada.
- Um smartphone iOS com pelo menos o iOS 14 ou um smartphone Android com pelo menos o Android 8.1.
2. Configurar OTBR
Configurar o Raspberry Pi
É simples configurar um novo dispositivo Raspberry Pi com a ferramenta rpi-imager seguindo as instruções em raspberrypi.org. Em vez de usar o Raspberry Pi OS mais recente na ferramenta, faça o download do 2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite por conta própria. Para concluir as etapas do smartphone neste codelab, você precisa conectar o Raspberry Pi a um Wi-Fi AP. Siga este guia para configurar a conectividade sem fio. É conveniente fazer login no Raspberry Pi com SSH. Você pode encontrar instruções aqui.
Receber código OTBR
Faça login no seu Raspberry Pi e clone ot-br-posix do GitHub:
$ git clone https://github.com/openthread/ot-br-posix.git --depth 1
Criar e instalar o OTBR
O OTBR tem dois scripts que inicializam e configuram o roteador de borda do Thread:
$ cd ot-br-posix $ ./script/bootstrap $ INFRA_IF_NAME=wlan0 ./script/setup
O OTBR funciona em uma interface Thread e na interface de rede de infraestrutura (por exemplo, Wi-Fi/Ethernet) que é especificado com INFRA_IF_NAME. A interface Thread é criada pelo próprio OTBR e nomeada wpan0 por padrão, e a interface de infraestrutura tem um valor padrão de wlan0 se INFRA_IF_NAME não for explicitamente especificado. Se o Raspberry Pi estiver conectado por um cabo Ethernet, especifique o nome da interface Ethernet (por exemplo, eth0):
$ INFRA_IF_NAME=eth0 ./script/setup
Verifique se o OTBR está instalado:
$ sudo service otbr-agent status ● otbr-agent.service - Border Router Agent Loaded: loaded (/lib/systemd/system/otbr-agent.service; enabled; vendor preset: enabled) Active: activating (auto-restart) (Result: exit-code) since Mon 2021-03-01 05:43:38 GMT; 2s ago Process: 2444 ExecStart=/usr/sbin/otbr-agent $OTBR_AGENT_OPTS (code=exited, status=2) Main PID: 2444 (code=exited, status=2)
Espera-se que o serviço otbr-agent não esteja ativo, porque requer um chip RCP para ser executado.
Reinicie o Raspberry Pi para que as alterações entrem em vigor.
Criar e atualizar o firmware do RCP
O OTBR é compatível com um chip de rádio 15.4 no modo Cocoprocessador de rádio (RCP, na sigla em inglês). Neste modo, a pilha do OpenThread é executada no lado do host e transmite/recebe frames pelo transceptor IEEE802.15.4.
Siga a etapa 4 do codelab Criar uma rede Thread com placas nRF52840 e OpenThread (link em inglês) para criar e atualizar um dispositivo RCP nRF52840:
$ script/build nrf52840 USB_trans
Iniciar OTBR e verificar o status
Conecte a placa nRF52840 ao Raspberry Pi e inicie o serviço otbr-agent:
$ sudo service otbr-agent restart
Verifique se o serviço otbr-agent está ativo:
$ sudo service otbr-agent status
● otbr-agent.service - Border Router Agent
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/otbr-agent.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Mon 2021-03-01 05:46:26 GMT; 2s ago
Main PID: 2997 (otbr-agent)
Tasks: 1 (limit: 4915)
CGroup: /system.slice/otbr-agent.service
└─2997 /usr/sbin/otbr-agent -I wpan0 -B wlan0 spinel+hdlc+uart:///dev/ttyACM0
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: Stop publishing service
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: [adproxy] Stopped
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: PSKc is not initialized
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: Check if PSKc is initialized: OK
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: Initialize OpenThread Border Router Agent: OK
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: Border router agent started.
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: [INFO]-CORE----: Notifier: StateChanged (0x00038200) [NetData PanId NetName ExtPanId]
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: [INFO]-PLAT----: Host netif is down
3. Formar uma rede Thread
Há um comando ot-ctl que pode ser usado para controlar o serviço otbr-agent. ot-ctl aceita todos os comandos da CLI do OpenThread. Consulte o Guia da CLI do OpenThread para mais detalhes.
Forme uma rede Thread com OTBR:
$ sudo ot-ctl dataset init new Done $ sudo ot-ctl dataset commit active Done $ sudo ot-ctl ifconfig up Done $ sudo ot-ctl thread start Done
Aguarde alguns segundos, podemos ver que o OTBR está agindo como um Thread leader e que há um prefixo off-mesh-routable (OMR) nos dados da Thread Network:
$ sudo ot-ctl state leader Done $ sudo ot-ctl netdata show Prefixes: Prefixes: fd76:a5d1:fcb0:1707::/64 paos med 4000 Routes: fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 4000 Services: 44970 5d c000 s 4000 44970 01 9a04b000000e10 s 4000 Done $ sudo ot-ctl ipaddr fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc11 fda8:5ce9:df1e:6620:0:0:0:fc38 fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc10 fd76:a5d1:fcb0:1707:f3c7:d88c:efd1:24a9 fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc00 fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:4000 fda8:5ce9:df1e:6620:3593:acfc:10db:1a8d fe80:0:0:0:a6:301c:3e9f:2f5b Done
4. Configurar dispositivo final do cliente SRP
Criar e atualizar a CLI do OT
Siga a etapa 5 do codelab Criar uma rede Thread com placas nRF52840 e OpenThread para criar e atualizar um dispositivo final da CLI nRF52840.
No entanto, em vez de ativar OT_COMMISSIONER e OT_JOINER, o nó da CLI requer recursos OT_SRP_CLIENT e OT_ECDSA.
Assim, a invocação completa do build vai ficar assim:
$ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_SRP_CLIENT=ON -DOT_ECDSA=ON
Participar da rede OTBR
Para participar da rede Thread criada pelo serviço otbr-agent, precisamos receber o conjunto de dados operacional ativo do dispositivo OTBR. Volte para a linha de comando otbr-agent e acesse o conjunto de dados ativo:
$ sudo ot-ctl dataset active -x 0e080000000000010000000300001235060004001fffe002083d3818dc1c8db63f0708fda85ce9df1e662005101d81689e4c0a32f3b4aa112994d29692030f4f70656e5468726561642d35326532010252e204103f23f6b8875d4b05541eeb4f9718d2f40c0302a0ff Done
Volte para a sessão de tela do nó do cliente SRP e defina o conjunto de dados ativo:
> dataset set active 0e080000000000010000000300001235060004001fffe002083d3818dc1c8db63f0708fda85ce9df1e662005101d81689e4c0a32f3b4aa112994d29692030f4f70656e5468726561642d35326532010252e204103f23f6b8875d4b05541eeb4f9718d2f40c0302a0ff Done
Em seguida, inicie a interface do Thread:
> ifconfig up Done > thread start Done
Aguarde alguns segundos e verifique se a conexão foi concluída:
> state child Done > netdata show Prefixes: fd76:a5d1:fcb0:1707::/64 paos med 4000 Routes: fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 4000 Services: 44970 5d c000 s 4000 44970 01 9a04b000000e10 s 4000 Done > ipaddr fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:4001 fda8:5ce9:df1e:6620:ed74:123:cc5d:74ba fe80:0:0:0:d4a9:39a0:abce:b02e Done
Verifique se os dados de rede correspondem aos dados impressos no OTBR. Agora podemos dar um ping no endereço OMR do OTBR:
> ping fd76:a5d1:fcb0:1707:f3c7:d88c:efd1:24a9 Done > 16 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:f3c7:d88c:efd1:24a9: icmp_seq=1 hlim=64 time=49ms
5. Publicar o serviço no dispositivo final
O mDNS tem sido amplamente usado para publicar o serviço DNS-SD no link-local. Mas as mensagens multicast consomem muita largura de banda e podem descarregar a bateria para dispositivos de baixo consumo de energia rapidamente. O Thread usa o protocolo unicast SRP para registrar os serviços com o roteador de borda e depende dele para anunciar os serviços no link Wi-Fi ou Ethernet.
É possível registrar um serviço com o comando srp client.
Acesse a sessão de tela do nó do cliente SRP e inicie o cliente SRP automaticamente:
> srp client autostart enable Done
Defina o nome do host que será anunciado no link Wi-Fi/Ethernet:
> srp client host name ot-host Done
Para que um dispositivo no link Wi-Fi/Ethernet alcance um dispositivo final Thread, o endereço OMR do dispositivo final precisa ser anunciado:
> srp client host address fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 Done
No final, registre um serviço _ipps._tcp falso:
> srp client service add ot-service _ipps._tcp 12345 Done
Aguarde alguns segundos, e o serviço será registrado:
> srp client service instance:"ot-service", name:"_ipps._tcp", state:Registered, port:12345, priority:0, weight:0 Done
Concluímos toda a configuração e o serviço _ipps._tcp deve ter sido anunciado no link Wi-Fi/Ethernet. É hora de descobrir e alcançar o dispositivo final agora.
6. Descubra o serviço
Descobrir o serviço com um smartphone
Usamos o app Navegador de serviços para descobrir serviços de mDNS com o smartphone Android. Um app equivalente também pode ser encontrado em dispositivos móveis iOS. Abra o app. O serviço _ipps._tcp aparecerá.
Descobrir o serviço com um host Linux
Se você quiser descobrir o serviço de outro host do Linux, use o comando avahi-browse.
Instale avahi-daemon e avahi-utils:
$ sudo apt-get install -y avahi-daemon avahi-utils
Resolva o serviço:
$ sudo service avahi-daemon start # Ensure the avahi daemon is started. $ avahi-browse -r _ipps._tcp + wlan0 IPv6 ot-service Secure Internet Printer local = wlan0 IPv6 ot-service Secure Internet Printer local hostname = [ot-host.local] address = [fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927] port = [12345] txt = [] ...
Descobrir o serviço com um host macOS
Use dns-sd no macOS para resolver o serviço:
$ dns-sd -Z _ipps._tcp local. Browsing for _ipps._tcp.local. DATE: ---Sun 14 Mar 2021--- 21:31:42.125 ...STARTING... ; To direct clients to browse a different domain, substitute that domain in place of '@' lb._dns-sd._udp PTR @ ; In the list of services below, the SRV records will typically reference dot-local Multicast DNS names. ; When transferring this zone file data to your unicast DNS server, you'll need to replace those dot-local ; names with the correct fully-qualified (unicast) domain name of the target host offering the service. _ipps._tcp PTR ot-service._ipps._tcp ot-service._ipps._tcp SRV 0 0 12345 ot-host.local. ; Replace with unicast FQDN of target host ot-service._ipps._tcp TXT "" ...
7. Dar um ping no dispositivo final
Dar ping em um smartphone
Veja o smartphone Pixel como exemplo. Podemos descobrir o endereço OMR do serviço registrado anteriormente "ot-service" na página de detalhes da instância do serviço no app do navegador de serviços.
Agora podemos dar um ping no endereço OMR com outro app Network Analyzer.
A versão para Android do app Network Analyzer não é compatível com consultas mDNS para o utilitário ping e não podemos dar um ping diretamente no nome do host ot-host.local (podemos dar um ping no nome do host com a versão para iOS do app).
Dar um ping a partir de um host do Linux/macOS
O roteador de borda do Thread envia anúncios de roteador (RA) ICMPv6 para anunciar prefixos (por meio da opção de informações de prefixo) e rotas (via opção de informações de trajeto) no link Wi-Fi/Ethernet.
Preparar o host do Linux
É importante verificar se a RA e o RIO estão ativados no host:
net.ipv6.conf.wlan0.accept_raprecisa ser pelo menos1se o encaminhamento de IP não estiver ativado. Caso contrário, será2.net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra_rt_info_max_plennão pode ser menor que64.
o accept_ra é padronizado como 1 para a maioria das distribuições. Mas pode haver outros daemons de rede que substituirão essa opção. Por exemplo, dhcpcd no Raspberry Pi modificará accept_ra para 0. É possível verificar o valor accept_ra com:
$ sudo sysctl -n net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra 0
Defina o valor como 1 (ou 2, caso o encaminhamento de IP esteja ativado) com:
$ sudo sysctl -w net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra=1 Net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra = 1
A opção accept_ra_rt_info_max_plen na maioria das distribuições do Linux é 0 por padrão. Defina-a como 64 com:
$ sudo sysctl -w net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra_rt_info_max_plen=64 net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra_rt_info_max_plen = 64
A alteração será perdida após a reinicialização do host. Por exemplo, anexe os comandos abaixo a /etc/sysctl.conf para ativar o RIO permanentemente:
$ net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra_rt_info_max_plen = 64
Talvez seja tarde demais para alterar essas configurações, porque o OTBR já envia mensagens de RA e o intervalo entre duas mensagens de RA não solicitadas pode ser de várias centenas de segundos. Uma maneira é desconectar e se reconectar ao Wi-Fi AP para enviar mensagens de solicitação do roteador, de modo que o OTBR responda com RAs solicitadas. Outra opção é reiniciar a função "Roteamento de borda" no roteador de borda:
$ sudo ot-ctl br disable Done $ sudo ot-ctl br enable Done
Se você estiver tentando reconectar o Wi-Fi ou reiniciar a interface Ethernet, certifique-se de que o dhcpcd não seja usado para gerenciar sua rede Wi-Fi/Ethernet IPv6. Como o dhcpcd sempre substitui a opção accept_ra sempre que a interface é reiniciada e a configuração de accept_ra é perdida, Anexe as linhas abaixo ao arquivo de configuração dhcpcd (por exemplo, /etc/dhcpcd.conf) para desativar explicitamente o IPv6 no dhcpcd:
noipv6 noipv6rs
É necessário reinicializar para que a alteração entre em vigor.
Preparar host do macOS
Ambas as opções de accept_ra* estão ativadas por padrão, mas você precisa fazer upgrade do seu sistema para pelo menos o macOS Big Sur.
Dê um ping no nome do host ou no endereço IPv6
Agora podemos dar um ping no nome do host ot-host.local com o comando ping -6 (ping6 para macOS):
$ ping -6 ot-host.local. PING ot-host.local.(fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927)) 56 data bytes 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=1 ttl=63 time=170 ms 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=2 ttl=63 time=64.2 ms 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=3 ttl=63 time=22.8 ms 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=4 ttl=63 time=37.7 ms 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=5 ttl=63 time=28.7 ms ...
Este comando pode falhar em hosts Linux com o erro "Name or service not known". Isso ocorre porque o comando ping não está resolvendo o nome ot-host.local. com consultas mDNS. Abra /etc/nsswitch.conf e adicione mdns6_minimal à linha que começa com hosts:
hosts: files mdns4_minimal mdns6_minimal dns
Você pode dar um ping diretamente no endereço IPv6:
$ ping -6 fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 PING fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927(fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927) 56 data bytes 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=1 ttl=63 time=32.9 ms 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=2 ttl=63 time=27.8 ms 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=3 ttl=63 time=29.9 ms 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=4 ttl=63 time=73.5 ms 64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=5 ttl=63 time=26.4 ms ...
8. Cancelar a publicação do Serviço do dispositivo final
Para remover o endereço e o serviço registrados do nó cliente SRP:
> srp client host remove Done
Você não conseguirá descobrir o serviço _ipps._tcp agora.
9. Parabéns
Parabéns, você configurou o OTBR como um roteador de borda do Thread para oferecer conectividade IP bidirecional e descoberta de serviços para dispositivos finais do Thread.
Qual é a próxima etapa?
Confira alguns destes codelabs: