1. 소개
Google에서 출시한 OpenThread는 Thread® 네트워킹 프로토콜의 오픈소스 구현입니다. Google Nest는 개발자가 Nest 제품에 사용되는 기술을 커넥티드 홈 제품 개발을 가속화하는 데 사용할 수 있도록 OpenThread를 출시했습니다.
스레드 사양은 홈 애플리케이션을 위한 IPv6 기반의 안정적이고 안전하며 저전력 무선 기기 간 통신 프로토콜을 정의합니다. OpenThread는 MAC 보안, 메시 링크 설정, 메시 라우팅을 포함하는 IPv6, 6LoWPAN, IEEE 802.15.4를 비롯한 모든 스레드 네트워킹 레이어를 구현합니다.
이 Codelab에서는 실제 하드웨어에서 OpenThread를 프로그래밍하고 스레드 네트워크를 생성 및 관리하며 노드 간에 메시지를 전달합니다.
학습할 내용
- OpenThread CLI 바이너리 빌드 및 개발 보드로 플래시
- Linux 머신과 개발 보드로 구성된 RCP 빌드
- OpenThread Daemon 및
ot-ctl을 사용하여 RCP와 통신 - GNU 화면과 OpenThread CLI로 스레드 노드 수동 관리
- 스레드 네트워크에 기기 보안 설정
- IPv6 멀티캐스트 작동 방식
- UDP를 사용하는 스레드 노드 간 메시지 전달
필요한 항목
하드웨어:
- 북유럽 반도체 nRF52840 개발 보드 3개
- 보드 연결을 위한 USB-마이크로 USB 케이블 3개
- USB 포트가 3개 이상 있는 Linux 시스템
소프트웨어:
- GNU 도구 모음
- Nordic nRF5x 명령줄 도구
- Sgger J-Link 소프트웨어
- OpenThread
- Git
2. 시작하기
OpenThread 시뮬레이션
시작하기 전에 OpenThread Simulation Codelab을 실행하여 기본 스레드 개념과 OpenThread CLI에 익숙해지는 것이 좋습니다.
직렬 포트 터미널
터미널을 통해 직렬 포트에 연결하는 방법을 잘 알고 있어야 합니다. 이 Codelab에서는 GNU 화면을 사용하여 사용 개요를 제공하지만 다른 모든 터미널 소프트웨어를 사용할 수 있습니다.
Linux 시스템
이 Codelab은 i386 또는 x86 기반 Linux 머신을 사용하여 무선 공동 프로세서 (RCP) 스레드 기기의 호스트 역할을 하며 모든 스레드 개발 보드를 플래시합니다. 모든 단계는 Ubuntu 14.04.5 LTS (Trusty Tahr)에서 테스트되었습니다.
북유럽 반도체 nRF52840 보드
이 Codelab에서는 세 개의 nRF52840 PDK 보드를 사용합니다.
SEGGER J-Link 설치
Google은 SEGGER J-Link를 사용하여 JTAG 모듈이 내장된 nRF52840 보드를 프로그래밍합니다. Linux 시스템에 설치합니다.
컴퓨터에 적합한 패키지를 다운로드하고 적절한 위치에 설치합니다. Linux에서는 /opt/SEGGER/JLink입니다.
nRF5x 명령줄 도구 설치
nRF5x 명령줄 도구를 사용하면 OpenThread 바이너리를 nRF52840 보드에 플래시할 수 있습니다. Linux 시스템에 적합한 nRF5x-Command-Line-Tools-OS> 빌드를 설치합니다.
추출한 패키지를 루트 폴더 ~/에 배치합니다.
ARM GNU 도구 모음 설치
빌드에는 ARM GNU 도구 모음이 사용됩니다.
Linux 보관 파일의 /opt/gnu-mcu-eclipse/arm-none-eabi-gcc/에 추출한 보관 파일을 배치하는 것이 좋습니다. 보관 파일의 readme.txt 파일에 있는 안내에 따라 설치 안내를 확인합니다.
설치 화면 (선택사항)
스크린은 직렬 포트로 연결된 기기에 액세스하는 간단한 도구입니다. 이 Codelab에서는 화면을 사용하지만 원하는 직렬 포트 터미널 애플리케이션을 사용할 수 있습니다.
$ sudo apt-get install screen
3. 저장소 클론
OpenThread
OpenThread를 클론하고 설치합니다. script/bootstrap 명령어는 도구 모음이 설치되어 있고 환경이 올바르게 구성되었는지 확인합니다.
$ mkdir -p ~/src $ cd ~/src $ git clone --recursive https://github.com/openthread/openthread.git $ cd openthread $ ./script/bootstrap
OpenThread Daemon 빌드:
$ script/cmake-build posix -DOT_DAEMON=ON
이제 OpenThread를 빌드하여 nRF52840 보드에 플래시할 준비가 되었습니다.
4. RCP 연결자 설정
빌드 및 플래시
Joiner 및 기본 USB 기능을 사용하여 OpenThread nRF52840 예시를 빌드합니다. 기기에서 조이너 역할을 사용하여 스레드 네트워크에 안전하게 인증하고 위임합니다. 네이티브 USB를 사용하면 USB CDC ACM을 nRF52840과 호스트 간의 직렬 전송으로 사용할 수 있습니다.
항상 rm -rf build를 실행하여 항상 이전 빌드의 저장소를 정리합니다.
$ cd ~/src $ git clone --recursive https://github.com/openthread/ot-nrf528xx.git $ cd ot-nrf528xx $ script/build nrf52840 USB_trans
OpenThread RCP 바이너리가 있는 디렉터리로 이동하여 16진수 형식으로 변환합니다.
$ cd ~/src/ot-nrf528xx/build/bin $ arm-none-eabi-objcopy -O ihex ot-rcp ot-rcp.hex
USB 케이블을 nRF52840 보드의 외부 전원 핀 옆에 있는 마이크로 USB 디버그 포트에 연결한 다음 Linux 시스템에 연결합니다. nRF52840 보드의 nRF 전원 스위치를 VDD로 설정합니다. 올바르게 연결되면 LED5가 사용 설정됩니다.
Linux 시스템에 연결된 첫 번째 보드인 경우 직렬 포트 /dev/ttyACM0으로 표시됩니다(모든 nRF52840 보드는 직렬 포트 식별자에 ttyACM를 사용함).
$ ls /dev/ttyACM* /dev/ttyACM0
RCP에 사용되는 nRF52840 보드의 일련번호를 확인합니다.
nRFx 명령줄 도구의 위치로 이동한 후 보드의 일련번호를 사용하여 nRF52840 보드에 OpenThread RCP 16진수 파일을 플래시합니다. --verify 플래그를 생략하면 플래시 프로세스가 오류 없이 실패할 수 있음을 알리는 경고 메시지가 표시됩니다.
$ cd ~/nrfjprog/
$ ./nrfjprog -f nrf52 -s 683704924 --verify --chiperase --program \
~/src/ot-nrf528xx/build/bin/ot-rcp.hex --reset
성공하면 다음과 같은 출력이 생성됩니다.
Parsing hex file. Erasing user available code and UICR flash areas. Applying system reset. Checking that the area to write is not protected. Programing device. Applying system reset. Run.
나중에 보드 역할을 혼동하지 않도록 보드에 라벨을 지정합니다.
네이티브 USB에 연결
OpenThread RCP 빌드는 네이티브 USB CDC ACM을 직렬 전송으로 사용하도록 지원하므로 nRF52840 보드의 nRF USB 포트를 사용하여 RCP 호스트 (Linux 시스템)와 통신해야 합니다.
플래시된 nRF52840 보드의 디버그 포트에서 USB 케이블의 마이크로 USB 끝을 분리한 다음 RESET 버튼 옆에 있는 마이크로 USB nRF USB 포트에 다시 연결합니다. nRF 전원 스위치를 USB로 설정합니다.
OpenThread Daemon 시작
RCP 설계에서 OpenThread Daemon을 사용하여 스레드 기기와 통신하고 관리합니다. 로그 출력을 확인하고 실행 중인지 확인할 수 있도록 -v 상세 플래그로 ot-daemon를 시작합니다.
$ cd ~/src/openthread
$ sudo ./build/posix/src/posix/ot-daemon -v \
'spinel+hdlc+uart:///dev/ttyACM0?uart-baudrate=115200'
성공하면 상세 출력 모드의 ot-daemon가 다음과 유사한 출력을 생성합니다.
ot-daemon[12463]: Running OPENTHREAD/thread-reference-20200818-1938-g0f10480ed; POSIX; Aug 30 2022 10:55:05 ot-daemon[12463]: Thread version: 4 ot-daemon[12463]: Thread interface: wpan0 ot-daemon[12463]: RCP version: OPENTHREAD/thread-reference-20200818-1938-g0f10480ed; SIMULATION; Aug 30 2022 10:54:10
ot-daemon의 로그를 볼 수 있도록 이 터미널 창을 열어 두세요.
ot-ctl를 사용하여 RCP 노드와 통신합니다. ot-ctl는 OpenThread CLI 앱과 동일한 CLI를 사용합니다. 따라서 다른 시뮬레이션된 Thread 기기와 동일한 방식으로 ot-daemon 노드를 제어할 수 있습니다.
두 번째 터미널 창에서 ot-ctl를 시작합니다.
$ sudo ./build/posix/src/posix/ot-ctl >
ot-daemon로 시작한 노드 2 (RCP 노드)의 state를 확인합니다.
> state disabled Done
5. FTD 설정
이 Codelab에 사용된 다른 두 스레드 노드는 표준 단일 칩 시스템 (SoC) 설계의 전체 스레드 기기 (FTD)입니다. 프로덕션 설정에서는 프로덕션 등급 네트워크 인터페이스 드라이버인 wpantund를 사용하여 OpenThread NCP 인스턴스를 제어할 수도 있지만, 이 Codelab에서는 OpenThread CLI인 ot-ctl를 사용합니다.
한 대의 기기가 감독관 역할을 하며 해당 네트워크에서 기기를 안전하게 인증하고 의뢰합니다. 다른 기기는 감독자가 스레드 네트워크에 인증할 수 있는 가입자 역할을 합니다.
빌드 및 플래시
다음과 같이 nRF52840 플랫폼에 맞는 OpenThread FTD 예시를 빌드합니다. 수수료 및 조인자 역할이 사용 설정되어 있어야 합니다.
$ cd ~/src/ot-nrf528xx $ rm -rf build $ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_JOINER=ON -DOT_COMMISSIONER=ON
OpenThread Full Thread Device (FTD) CLI 바이너리가 있는 디렉터리로 이동하여 16진수 형식으로 변환합니다.
$ cd ~/src/ot-nrf528xx/build/bin $ arm-none-eabi-objcopy -O ihex ot-cli-ftd ot-cli-ftd.hex
USB 케이블을 nRF52840 보드의 외부 전원 핀 옆에 있는 마이크로 USB 포트에 연결한 다음 Linux 시스템에 연결합니다. RCP가 여전히 Linux 머신에 연결되어 있으면 이 새 보드는 직렬 포트 /dev/ttyACM1으로 표시됩니다. 모든 nRF52840 보드는 직렬 포트 식별자에 ttyACM을 사용합니다.
$ ls /dev/ttyACM* /dev/ttyACM0 /dev/ttyACM1
이전과 같이 FTD에 사용되는 nRF52840 보드의 일련번호를 기록해 둡니다.
nRFx 명령줄 도구 위치로 이동한 후 보드의 일련번호를 사용하여 OpenThread CLI FTD 16진수 파일을 nRF52840 보드에 플래시합니다.
$ cd ~/nrfjprog/
$ ./nrfjprog -f nrf52 -s 683704924 --verify --chiperase --program \
~/src/ot-nrf528xx/build/bin/ot-cli-ftd.hex --reset
보드에 "Commissioner." 라벨을 지정합니다.
네이티브 USB에 연결
OpenThread FTD 빌드는 네이티브 USB CDC ACM을 직렬 전송으로 사용하도록 설정하므로 nRF52840 보드에서 nRF USB 포트를 사용하여 RCP 호스트 (Linux 머신)와 통신해야 합니다.
플래시된 nRF52840 보드의 디버그 포트에서 USB 케이블의 마이크로 USB 끝을 분리한 다음 RESET 버튼 옆에 있는 마이크로 USB nRF USB 포트에 다시 연결합니다. nRF 전원 스위치를 USB로 설정합니다.
빌드 확인
터미널 창에서 GNU 화면을 사용하여 OpenThread CLI에 액세스하여 빌드가 성공했는지 확인합니다. nRF52840 보드는 115200의 전달 속도를 사용합니다.
$ screen /dev/ttyACM1 115200
새 창에서 키보드에서 Return 키를 몇 번 눌러 OpenThread CLI > 프롬프트를 표시합니다. IPv6 인터페이스를 불러와 주소를 확인합니다.
> ifconfig up Done > ipaddr fe80:0:0:0:1cd6:87a9:cb9d:4b1d Done
Ctrl+a → 사용하기
d FTD Commissioner CLI 화면에서 분리하고 Linux 터미널로 돌아가 다음 보드를 플래시할 수 있습니다. 언제든지 CLI를 다시 사용하려면 명령줄에서 screen -r를 사용하세요. 사용 가능한 화면 목록을 보려면 screen -ls를 사용합니다.
$ screen -ls
There is a screen on:
74182.ttys000.mylinuxmachine (Detached)
1 Socket in /tmp/uscreens/S-username.
FTD Joiner 설정
위의 프로세스를 반복하여 기존 ot-cli-ftd.hex 빌드를 사용하여 세 번째 nRF52840 보드를 플래시합니다. 완료하면 nRF USB 포트를 사용하여 보드를 PC에 다시 연결하고 nRF 전원 스위치를 VDD로 설정합니다.
이 세 번째 보드가 연결될 때 다른 두 노드가 Linux 머신에 연결되어 있으면 직렬 포트 /dev/ttyACM2으로 표시되어야 합니다.
$ ls /dev/ttyACM* /dev/ttyACM0 /dev/ttyACM1 /dev/ttyACM2
보드에 "Joiner.' 라벨을 지정합니다.
Screen을 사용하여 확인할 때 명령줄에서 Screen의 새 인스턴스를 만드는 대신 기존 인스턴스에 다시 연결하여 FTD 수수료에 사용한 새 창을 만듭니다.
$ screen -r
Ctrl+a → c를 사용하여 화면에서 새 창을 만듭니다.
새 명령줄 프롬프트가 나타납니다. FTD Joiner의 OpenThread CLI에 액세스합니다.
$ screen /dev/ttyACM2 115200
이 새 창에서 키보드에서 Return 키를 몇 번 누르면 OpenThread CLI > 프롬프트가 표시됩니다. IPv6 인터페이스를 불러와 주소를 확인합니다.
> ifconfig up Done > ipaddr fe80:0:0:0:6c1e:87a2:df05:c240 Done
이제 FTD Joiner CLI가 FTD 수수료 담당자와 동일한 화면 인스턴스에 있으므로 Ctrl+a → n를 사용하여 전환할 수 있습니다.
Ctrl+a → 사용하기
d 언제든지 화면에서 나갈 수 있습니다.
6. 터미널 창 설정
앞으로는 스레드 기기 간에 빈번하게 전환하게 되므로 모두 활성 상태이며 쉽게 액세스할 수 있는지 확인하세요. 지금까지는 화면을 사용하여 두 FTD에 액세스했으며, 이 도구를 사용하면 동일한 터미널 창에서 화면을 분할할 수도 있습니다. 이를 사용하여 한 노드가 다른 노드에서 실행된 명령어에 어떻게 반응하는지 확인합니다.
이상적으로 다음 4개의 창을 즉시 사용할 수 있어야 합니다.
ot-daemon서비스 / 로그ot-ctl를 통한 RCP Joiner- OpenThread CLI를 통한 FTD 수수료
- OpenThread CLI를 통한 FTD Joiner
자체 터미널 / 직렬 포트 구성 또는 도구를 사용하려면 다음 단계로 건너뛰어도 됩니다. 가장 적합한 방식으로 모든 기기의 터미널 창을 구성합니다.
화면 사용
사용하기 쉽도록 화면 세션을 하나만 시작하세요. 두 FTD를 설정할 때 이미 파일이 있어야 합니다.
화면 내의 모든 명령어는 Ctrl+a로 시작합니다.
기본 화면 명령어:
명령줄에서 화면 세션에 다시 연결 |
|
화면 세션 종료 | Ctrl+a → |
화면 세션 내에 새 창 만들기 | Ctrl+a → |
동일한 화면 세션에서 창 간 전환하기 | Ctrl+a → |
화면 세션에서 현재 창 종료 | Ctrl+a → |
화면 분할
Screen을 사용하면 터미널을 여러 개의 창으로 분할할 수 있습니다.
screen의 명령어는 Ctrl+a를 사용하여 액세스합니다. 모든 명령어는 이 액세스 키 조합으로 시작해야 합니다.
Codelab을 정확히 따랐다면 동일한 화면 인스턴스에 두 개의 창 (FTD Commissioner, FTD Joiner)이 있어야 합니다. 두 세션 간에 화면을 분할하려면 먼저 기존 화면 세션을 입력합니다.
$ screen -r
FTD 기기 중 하나를 사용해야 합니다. 화면에서 다음 단계를 따르세요.
- Ctrl+a →
S로 창을 가로로 분할 - Ctrl+a →
Tab새로운 커서를 새 창으로 이동 - Ctrl+a →
n새 창을 다음 창으로 전환 - 상단 창과 같은 경우 Ctrl+a →
n로 다른 FTD 기기를 확인합니다.
둘 다 표시됩니다. Ctrl+a → Tab를 사용하여 전환하세요. 혼동을 피하기 위해 Ctrl+a → A로 각 창의 제목을 변경하는 것이 좋습니다.
고급 사용
화면을 사분면으로 더 분할하고 ot-daemon 로그와 RCP Joiner ot-ctl를 보려면 동일한 Screen 인스턴스 내에서 해당 서비스를 시작해야 합니다. ot-daemon 사용을 중지하고 ot-ctl를 종료한 다음 새 화면 창 내에서 다시 시작합니다 (Ctrl+a → c).
이 설정은 필수가 아니며 사용자를 위해 남겨 둡니다.
다음 명령어를 사용하여 창 분할과 탐색
새 창 만들기 | Ctrl+a → |
창을 세로로 분할 | Ctrl+a → |
가로로 창 분할 | Ctrl+a → |
표시된 다음 창으로 이동 | Ctrl+a → |
표시된 창을 앞 또는 뒤로 전환 | Ctrl+a → |
현재 창 이름 바꾸기 | Ctrl+a → |
언제든지 Ctrl+a → d를 사용하여 화면을 닫고 명령줄에서 screen -r를 사용하여 다시 연결합니다.
화면에 관한 자세한 내용은 GNU 화면 빠른 참조를 확인하세요.
7. 스레드 네트워크 만들기
이제 모든 터미널 창과 화면이 구성되었으므로 스레드 네트워크를 만들겠습니다. FTD 수수료에서 새 운영 데이터 세트를 만들고 활성 데이터 세트로 커밋합니다. 작업 데이터 세트는 생성 중인 스레드 네트워크의 구성입니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > dataset init new Done > dataset Active Timestamp: 1 Channel: 11 Channel Mask: 07fff800 Ext PAN ID: c0de7ab5c0de7ab5 Mesh Local Prefix: fdc0:de7a:b5c0/64 Network Key: 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de Network Name: OpenThread-c0de PAN ID: 0xc0de PSKc: ebb4f2f8a68026fc55bcf3d7be3e6fe4 Security Policy: 0, onrcb Done
나중에 사용할 네트워크 키 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de를 기록해 둡니다.
이 데이터 세트를 활성 데이터 세트로 커밋합니다.
> dataset commit active Done
IPv6 인터페이스를 표시합니다.
> ifconfig up Done
스레드 프로토콜 작업을 시작합니다.
> thread start Done
잠시 후 기기 상태를 확인합니다. 리더여야 합니다. 나중에 참조할 수 있도록 RLOC16도 가져옵니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > state leader Done > rloc16 0c00 Done
기기의 IPv6 주소 확인:
## FTD Commissioner ## ---------------------- > ipaddr fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:fc00 # Leader Anycast Locator (ALOC) fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:c00 # Routing Locator (RLOC) fdc0:de7a:b5c0:0:6394:5a75:a1ad:e5a # Mesh-Local EID (ML-EID) fe80:0:0:0:1cd6:87a9:cb9d:4b1d # Link-Local Address (LLA)
이제 다른 스레드 기기에서 스캔될 때 &codet;Codelab 네트워크가 표시됩니다.
RCP Joiner의 ot-ctl에서 다음을 수행합니다.
## RCP Joiner ## ---------------- > scan | PAN | MAC Address | Ch | dBm | LQI | +------+------------------+----+-----+-----+ | c0de | 1ed687a9cb9d4b1d | 11 | -36 | 232 |
FTD Joiner의 OpenThread CLI에서 다음을 수행합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > scan | PAN | MAC Address | Ch | dBm | LQI | +------+------------------+----+-----+-----+ | c0de | 1ed687a9cb9d4b1d | 11 | -38 | 229 |
'Codelab' 네트워크가 목록에 표시되지 않으면 다시 검색해 보세요.
8. RCP 조인 추가
스레드 수수료는 네트워크에서 활성화되어 있지 않습니다. 따라서 대역 외 수수료 프로세스를 사용하여 방금 만든 스레드 네트워크에 RCP 조인기를 추가해야 합니다.
FTD 위원회에서 네트워크 키(예: 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de)를 기록해 두었습니다. 네트워크 키를 다시 조회해야 하는 경우 FTD Commissioner에서 다음 명령어를 실행합니다.
## FTD Commissioner ## > dataset networkkey 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de Done
다음으로 RCP Joiner에서 활성 데이터 세트 네트워크 키를 FTD Commissioner Network 키로 설정합니다.
## RCP Joiner ## ---------------- > dataset networkkey 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de Done > dataset commit active Done
데이터 세트가 올바르게 설정되었는지 확인합니다.
## RCP Joiner ## ---------------- > dataset Network Key: 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de
RCP 연결자가 'Codelab' 네트워크에 조인되도록 스레드를 불러옵니다. 잠시 기다린 후 상태, RLOC16, IPv6 주소를 확인합니다.
## RCP Joiner ## ---------------- > ifconfig up Done > thread start Done > state child Done > rloc16 0c01 Done > ipaddr fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:0c01 # Routing Locator (RLOC) fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f # Mesh-Local EID (ML-EID) fe80:0:0:0:18e5:29b3:a638:943b # Link-Local Address (LLA) Done
메시-로컬 IPv6 주소 (여기 fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f)를 기록해 두세요. 나중에 사용하게 됩니다.
FTD Commissioner로 돌아가서 라우터와 하위 표를 확인하여 두 기기가 모두 동일한 네트워크에 속해 있는지 확인합니다. RLOC16을 사용하여 RCP 연결자를 식별합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > router table | ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC | +----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+ | 3 | 0x0c00 | 3 | 0 | 0 | 0 | 35 | 1ed687a9cb9d4b1d | Done > child table | ID | RLOC16 | Timeout | Age | LQ In | C_VN |R|S|D|VER| Extended MAC | +-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+---+------------------+ | 1 | 0x0c01 | 240 | 25 | 3 | 89 |1|1|1| 2| 1ae529b3a638943b | Done
RCP Joiner의 메시 로컬 주소 (RCP Joiner의 ipaddr 출력에서 가져온 Mesh-Local 주소)를 핑하여 연결을 확인합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > ping fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f > 8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f: icmp_seq=1 hlim=64 time=40ms
이제 이 토폴로지 다이어그램에 설명된 것처럼 두 개의 노드로 구성된 스레드 네트워크가 있습니다.
토폴로지 다이어그램
Codelab의 나머지 부분을 진행하면서 네트워크 상태가 변경될 때마다 새 스레드 토폴로지 다이어그램이 표시됩니다. 노드 역할은 다음과 같이 표시됩니다.
라우터는 항상 오각형이며 최종 기기는 항상 원형입니다. 각 노드의 번호는 각 노드의 현재 역할 및 상태에 따라 CLI 출력에 표시되는 라우터 ID 또는 하위 ID를 나타냅니다.
9. FTD 조인기 수수료
이제 세 번째 스레드 기기를 'Codelab' 네트워크에 추가해 보겠습니다. 이번에는 더욱 안전한 대역 내 커미셔닝 프로세스를 사용할 예정이며, FTD Joiner만 참여할 수 있습니다.
FTD Joiner에서 eui64를 가져옵니다. 그러면 FTD Commissioner에서 식별할 수 있습니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > eui64 2f57d222545271f1 Done
FTD Commissioner에서 감독자를 시작하고 가입 가능한 기기의 eui64와 Joiner 사용자 인증 정보(예: J01NME)를 지정합니다. Joiner 사용자 인증 정보는 기기 전용 문자열로, 6~32자 길이의 모든 영숫자 문자 (0~9 및 A~Y, 가독성을 위한 I, O, Q, Z 제외)입니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > commissioner start Done > commissioner joiner add 2f57d222545271f1 J01NME Done
FTD Joiner로 전환합니다. FTD Commissioner에서 방금 설정한 Joiner 사용자 인증 정보로 가입자 역할을 시작합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > ifconfig up Done > joiner start J01NME Done
1분 정도면 인증에 성공했다는 확인 메시지가 표시됩니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > Join success
FTD Joiner가 "codelab" 네트워크에 조인하도록 즉시 Thread를 표시하여 상태와 RLOC16을 확인합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > thread start Done > state child Done > rloc16 0c02 Done
기기의 IPv6 주소를 확인합니다. ALOC가 없습니다. 이 기기는 리더가 아니며 ALOC가 필요한 Anycast 관련 역할도 보유하고 있지 않기 때문입니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > ipaddr fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:c02 # Routing Locator (RLOC) fdc0:de7a:b5c0:0:3e2e:66e:9d41:ebcd # Mesh-Local EID (ML-EID) fe80:0:0:0:e4cd:d2d9:3249:a243 # Link-Local Address (LLA)
즉시 FTD Commissioner로 전환하고 라우터와 하위 테이블을 확인하여 세 개의 기기가 'Codelab' 네트워크에 존재하는지 확인합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > router table | ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC | +----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+ | 3 | 0x0c00 | 3 | 0 | 0 | 0 | 50 | 1ed687a9cb9d4b1d | > child table | ID | RLOC16 | Timeout | Age | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC | +-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+ | 1 | 0x0c01 | 240 | 25 | 3 | 89 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b | | 2 | 0x0c02 | 240 | 15 | 3 | 44 |1|1|1|1| e6cdd2d93249a243 | Done
RLOC16에 따라 FTD Joiner는 최종 기기 (하위 항목)로 네트워크에 연결했습니다. 업데이트된 토폴로지는 다음과 같습니다.
10. 대화목록 작동 중
이 Codelab의 스레드 기기는 라우터 대상 REED 기기 (REED)라고 하는 특정 종류의 전체 스레드 기기 (FTD)입니다. 즉, 라우터 또는 최종 기기로 작동할 수 있으며 최종 기기에서 라우터로 자신을 승격할 수 있습니다.
스레드는 최대 32개의 라우터를 지원할 수 있지만 라우터 수를 16개에서 23개 사이로 유지하려고 합니다. REED가 최종 기기 (하위)로 연결되고 라우터 수가 16개 미만이면 임의 기간 후 2분 이내에 자동으로 라우터로 승격됩니다.
FTD Joiner를 추가한 후 스레드 네트워크에 하위 요소가 두 개 이상 있다면 2분 이상 기다린 후 FTD Commissioner에서 라우터와 하위 표를 다시 확인합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > router table | ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC | +----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+ | 3 | 0x0c00 | 3 | 0 | 0 | 0 | 50 | 1ed687a9cb9d4b1d | | 46 | 0xb800 | 63 | 0 | 3 | 3 | 1 | e6cdd2d93249a243 | > child table | ID | RLOC16 | Timeout | Age | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC | +-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+ | 1 | 0x0c01 | 240 | 61 | 3 | 89 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b | Done
FTD Joiner (Extended MAC = e6cdd2d93249a243)가 자체적으로 라우터로 승격되었습니다. RLOC16은 다릅니다 (0c02 대신 b800). 이는 RLOC16이 기기의 라우터 ID와 하위 ID를 기반으로 하기 때문입니다. 최종 기기에서 라우터로 전환되면 라우터 ID 및 하위 ID 값이 변경되고 RLOC16도 변경됩니다.
FTD Joiner에서 새 상태와 RLOC16을 확인합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > state router Done > rloc16 b800 Done
FTD Joiner 다운그레이드하기
라우터에서 최종 기기로 FTD Joiner를 수동으로 다운그레이드하여 이 동작을 테스트할 수 있습니다. 상태를 하위 요소로 변경하고 RLOC16을 확인합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > state child Done > rloc16 0c03 Done
FTD Commissioner로 돌아가면 이제 FTD Joiner가 하위 표 (ID = 3)에 표시됩니다. 전환하는 동안 두 가지 모두에 해당할 수도 있습니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > router table | ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC | +----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+ | 3 | 0x0c00 | 3 | 0 | 0 | 0 | 50 | 1ed687a9cb9d4b1d | | 46 | 0xb800 | 63 | 0 | 3 | 3 | 1 | e6cdd2d93249a243 | > child table | ID | RLOC16 | Timeout | Age | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC | +-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+ | 1 | 0x0c01 | 240 | 61 | 3 | 89 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b | | 3 | 0x0c03 | 240 | 16 | 3 | 94 |1|1|1|1| e6cdd2d93249a243 | Done
잠시 후 RLOC가 b800인 라우터로 다시 전환됩니다.
리더 삭제
모든 스레드 라우터 중에서 리더가 자율적으로 선출됩니다. 현재 리더가 스레드 네트워크에서 삭제되면 다른 라우터 중 하나가 새 리더가 됩니다.
FTD 수수료에서 스레드를 종료하여 스레드 네트워크에서 삭제합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > thread stop Done > ifconfig down Done
2분 이내에 FTD Joiner가 새로운 Threads 리더가 됩니다. FTD Joiner의 상태 및 IPv6 주소를 확인하여 다음을 확인합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > state leader Done > ipaddr fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:fc00 # Now it has the Leader ALOC! fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:b800 fdc0:de7a:b5c0:0:3e2e:66e:9d41:ebcd fe80:0:0:0:e4cd:d2d9:3249:a243 Done
하위 표를 확인합니다. 새로운 RLOC16이 있습니다. 이 ID는 RCP Joiner이며 ID 및 확장 MAC로 표시됩니다. 스레드 네트워크를 함께 유지하기 위해 FTD Commissioner에서 FTD Joiner로 상위 라우터를 전환했습니다. 이로 인해 RCP 연결자용 RLOC16이 새로 생성됩니다 (라우터 ID가 3에서 46으로 변경됨).
## FTD Joiner ## ---------------- > child table | ID | RLOC16 | Timeout | Age | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC | +-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+ | 1 | 0xb801 | 240 | 27 | 3 | 145 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b | Done
하위 파일로 FTD Joiner에 RCP Joiner가 연결될 때까지 몇 분 정도 기다려야 할 수 있습니다. 상태와 RLOC16을 확인하여 다음을 확인합니다.
## RCP Joiner ## -------------- > state child > rloc16 b801
FTD 감독관 다시 연결하기
노드가 2개인 스레드 네트워크는 재미가 없습니다. FTD 커미셔너가 인터넷을 다시 사용할 수 있도록 하세요.
FTD Commissioner에서 Thread를 다시 시작합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > ifconfig up Done > thread start Done
2분 이내에 최종 기기로 'Codelab' 네트워크에 자동으로 다시 연결된 후 라우터로 승격됩니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > state router Done
FTD Joiner에서 라우터와 하위 테이블을 확인하여 다음을 확인합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > router table | ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC | +----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+ | 3 | 0x0c00 | 63 | 0 | 3 | 3 | 0 | 1ed687a9cb9d4b1d | | 46 | 0xb800 | 46 | 0 | 0 | 0 | 15 | e6cdd2d93249a243 | > child table | ID | RLOC16 | Timeout | Age | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC | +-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+ | 1 | 0xb801 | 240 | 184 | 3 | 145 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b | Done
스레드 네트워크는 다시 노드 3개로 구성됩니다.
11. 문제 해결
스레드 네트워크를 서로 다른 터미널 또는 화면 창에서 여러 기기로 관리하는 것은 복잡할 수 있습니다. 문제가 발생하면 네트워크 또는 작업공간의 상태를 '재설정'하려면 다음 팁을 사용하세요.
화면
구성에 너무 많은 화면 창이나 너무 많은 화면 창이 표시되는 경우 Ctrl+a → k를 사용하여 화면 창을 닫고 명령줄에 screen -ls을 입력하면 No Sockets found이 출력됩니다. 그런 다음 각 기기의 화면 창을 다시 만듭니다. 화면이 종료되더라도 기기 상태는 유지됩니다.
스레드 노드
스레드 네트워크 토폴로지가 이 Codelab에 설명되어 있지 않거나 어떤 이유로든 노드의 연결이 끊겼다면 (아마도 스레드 전원을 제공하는 Linux 머신이 절전 모드로 전환된 경우) 스레드를 종료하고 네트워크 사용자 인증 정보를 삭제한 다음 스레드 네트워크 만들기 단계에서 다시 시작하는 것이 가장 좋습니다.
FTD를 재설정하려면 다음 단계를 따르세요.
## FTD Commissioner or FTD Joiner ## ------------------------------------ > thread stop Done > ifconfig down Done > factoryreset Done
RCP는 ot-ctl를 통해 동일한 방식으로 재설정할 수 있습니다.
## RCP Joiner ## ---------------- > thread stop Done > ifconfig down Done > factoryreset Done
12. 멀티캐스트 사용
멀티캐스트는 기기 그룹에 정보를 한 번에 통신하는 데 사용됩니다. 스레드 네트워크에서 특정 주소는 범위에 따라 다양한 기기 그룹에서 멀티캐스트용으로 사용됩니다.
IPv6 주소 | 범위 | 수신인: |
| 링크-로컬 | 모든 FTD 및 MED |
| 링크-로컬 | 모든 FTD 및 보더 라우터 |
| 메시-로컬 | 모든 FTD 및 MED |
| 메시-로컬 | 모든 FTD 및 보더 라우터 |
이 Codelab에서는 Border Router를 사용하지 않으므로 두 개의 FTD 및 MED 멀티캐스트 주소에 중점을 둡니다.
링크-로컬
Link-Local 범위는 단일 무선 전송 또는 단일 홉으로 연결할 수 있는 모든 스레드 인터페이스로 구성됩니다. 네트워크 토폴로지는 ff02::1 멀티캐스트 주소에 핑에 응답하는 기기를 지정합니다.
FTD Commissioner에서 ff02::1를 핑합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > ping ff02::1 > 8 bytes from fe80:0:0:0:e4cd:d2d9:3249:a243: icmp_seq=2 hlim=64 time=9ms
네트워크에 다른 두 개의 기기 (FTD Joiner 및 RCP Joiner)가 있지만 FTD Commissioner에서는 FTD Joiner의 Link-Local Address (LLA)로부터 응답을 하나만 받았습니다. 즉, FTD Joiner는 FTD 커미셔너가 단일 홉으로 도달할 수 있는 유일한 기기입니다.
이제 FTD Joiner에서 ff02::1를 핑합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > ping ff02::1 > 8 bytes from fe80:0:0:0:1cd6:87a9:cb9d:4b1d: icmp_seq=1 hlim=64 time=11ms 8 bytes from fe80:0:0:0:18e5:29b3:a638:943b: icmp_seq=1 hlim=64 time=24ms
응답 2개 다른 기기의 IPv6 주소를 확인해 보면 첫 번째 주소 (4b1d로 끝남)는 FTD Commissioner의 LLA이고 두 번째 주소 (943b로 끝남)는 RCP Joiner의 LLA입니다.
즉, FTD Joiner는 FTD Commissioner와 RCP Joiner 둘 다에 직접 연결되어 토폴로지를 확인합니다.
메시-로컬
메시 로컬 범위는 동일한 스레드 네트워크 내에서 연결할 수 있는 모든 스레드 인터페이스로 구성됩니다. ff03::1 멀티캐스트 주소에 대한 핑의 응답을 확인해 보겠습니다.
FTD Commissioner에서 ff03::1를 핑합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > ping ff03::1 > 8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:b800: icmp_seq=3 hlim=64 time=9ms 8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f: icmp_seq=3 hlim=64 time=68ms
이번에는 FTD 커미셔너가 2개의 응답을 수신했습니다. 하나는 FTD Joiner의 라우팅 로케이터 (b800로 끝남)이고 다른 하나는 RCP Joiner의 메시-로컬 EID (ML-EID, d55f로 끝남)입니다. 메시 로컬 범위는 전체 스레드 네트워크를 구성하기 때문입니다. 네트워크의 어느 위치에 있든지 기기가 ff03::1 주소로 구독됩니다.
FTD Joiner에서 ff03::1를 핑하여 같은 동작을 확인합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > ping ff03::1 > 8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:c00: icmp_seq=2 hlim=64 time=11ms 8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f: icmp_seq=2 hlim=64 time=23ms
두 핑 출력에서 RCP Joiner의 응답 시간을 확인합니다. RCP 연결자는 FTD 가입자 (23ms)에 도달하는 것보다 훨씬 오래 걸렸습니다 (68ms). FTD Joiner에 한 번의 홉에 비해 FTD 커미셔너에게 도달하는 데에는 두 번의 홉이 필요하므로 해당 정보를 사용합니다.
또한 메시-로컬 멀티캐스트 핑이 RCP 조인자가 아닌 두 FTD에 대해서만 RLOC로 응답했습니다. FTD는 네트워크 내 라우터이고 RCP는 최종 기기이기 때문입니다.
RCP Joiner 상태를 확인하여 다음을 확인합니다.
## RCP Joiner ## ---------------- > state child
13. UDP로 메시지 보내기
OpenThread가 제공하는 애플리케이션 서비스 중 하나는 전송 계층 프로토콜인 사용자 데이터그램 프로토콜 (UDP)입니다. OpenThread에 빌드된 애플리케이션은 UDP API를 사용하여 스레드 네트워크의 노드 간에 또는 외부 네트워크의 다른 기기 (스레드 네트워크에 보더 라우터가 있는 경우 인터넷)에 메시지를 전달할 수 있습니다.
UDP 소켓은 OpenThread CLI를 통해 노출됩니다. 이를 사용하여 두 FTD 간에 메시지를 전달합니다.
FTD Joiner의 메시-로컬 EID 주소를 가져옵니다. 이 주소는 스레드 네트워크 어디에서든 연결 가능하므로 사용하고 있습니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > ipaddr fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:fc00 # Leader Anycast Locator (ALOC) fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:b800 # Routing Locator (RLOC) fe80:0:0:0:e4cd:d2d9:3249:a243 # Link-Local Address (LLA) fdc0:de7a:b5c0:0:3e2e:66e:9d41:ebcd # Mesh-Local EID (ML-EID) Done
UDP를 시작하고 모든 IPv6 주소의 소켓에 바인딩합니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > udp open Done > udp bind :: 1212
FTD Commissioner로 전환하고 UDP를 시작한 다음 ML-EID를 사용하여 FTD Joiner에서 설정한 소켓에 연결합니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > udp open Done > udp connect fdc0:de7a:b5c0:0:3e2e:66e:9d41:ebcd 1212 Done
UDP 연결은 두 노드 간에 연결되어야 합니다. FTD 감독관으로부터 메시지를 보냅니다.
## FTD Commissioner ## ---------------------- > udp send hellothere Done
FTD Joiner에서 UDP 메시지가 수신되었습니다.
## FTD Joiner ## ---------------- > 10 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:c00 49153 hellothere
14. 수고하셨습니다.
실제 스레드 네트워크를 만들었습니다.
지금까지 배운 내용은 다음과 같습니다.
- 스레드 기기 유형, 역할, 범위의 차이점
- 스레드 기기가 네트워크 내에서 상태를 관리하는 방법
- UDP를 사용하여 노드 간에 간단한 메시지를 전달하는 방법
다음 단계
이 Codelab을 기반으로 다음 실습을 시도해 보세요.
ot-cli-mtd바이너리를 사용하여 FTD Joiner 보드를 MTD로 다시 플래시하고 라우터로 업그레이드되지 않거나 리더가 되려고 노력하지 않는지 확인합니다.- 네트워크에 더 많은 기기를 추가하고 (다른 플랫폼을 사용) 멀티캐스트 주소에 핑하는 것과 함께 라우터 및 하위 테이블을 사용하여 토폴로지를 스케치합니다.
- pyspinel을 사용하여 NCP 제어
- OpenThread Border Router를 사용하여 NCP를 Border Router로 변환하고 스레드 네트워크를 인터넷에 연결하세요.
추가 자료
openthread.io와 GitHub에서 다음과 같은 다양한 OpenThread 리소스를 확인하세요.
- 지원되는 플랫폼 - OpenThread를 지원하는 모든 플랫폼 탐색
- OpenThread 빌드 - OpenThread 빌드 및 구성에 관한 추가 세부정보
- Thread Primer - 이 Codelab에 소개된 모든 스레드 개념을 다룹니다.
참조: