Google cam kết thúc đẩy công bằng chủng tộc cho Cộng đồng người da đen. Xem cách thực hiện.

Mô phỏng mạng luồng bằng OTNS

Sử dụng bộ sưu tập để sắp xếp ngăn nắp các trang Lưu và phân loại nội dung dựa trên lựa chọn ưu tiên của bạn.

1. Giới thiệu

5abd22afa2f2ee9a.pngS

Thread & OTNS là gì

Luồng là một giao thức mạng lưới không dây công suất thấp dựa trên IP, giúp cho việc giao tiếp an toàn giữa các thiết bị với nhau. Mạng chuỗi có thể thích ứng với các thay đổi về cấu trúc liên kết để tránh một điểm lỗi.

OpenThread do Google phát hành là phương thức triển khai nguồn mở của Thread. Mặc dù kích thước mã và dung lượng bộ nhớ nhỏ, OpenThread hỗ trợ tất cả tính năng được xác định trong Đặc tả luồng.

Bạn có thể sử dụng Trình mô phỏng mạng OpenThread (OTNS) để mô phỏng mạng Thread bằng cách chạy các nút OpenThread mô phỏng trên các nền tảng posix. OTNS cung cấp giao diện web dễ sử dụng (OTNS-Web) để hình ảnh hóa và vận hành các mạng Luồng mô phỏng.

Kiến thức bạn sẽ học được

  • Cài đặt OTNS và các phần phụ thuộc
  • Xây dựng OpenThread cho OTNS
  • Cách thêm/di chuyển/xoá nút trong OTNS-Web
  • Sử dụng các tính năng hữu ích khác của OTNS-Web để vận hành mô phỏng mạng
  • Xác minh lỗi OpenPoint không phải là điểm đơn

Lớp học lập trình này sẽ tập trung vào OTNS-CLI và OTNS-Web. Các tính năng khác của OTNS, chẳng hạn như tập lệnh Python, sẽ không được đề cập.

Những gì bạn cần

  • Linux x86_64 hoặc Mac OS.
  • Git.
  • Tiếp cận phiên bản 1.13 trở lên.
  • Trình duyệt web. OTNS-Web sử dụng trình duyệt web để hiển thị các kết quả mô phỏng.
  • Câu lệnh luồng. Bạn cần phải có các khái niệm cơ bản về Chuỗi để hiểu nội dung được dạy trong Lớp học lập trình này.

2. Cài đặt

Cài đặt Go

OTNS yêu cầu phiên bản Go 1.13+ để xây dựng.

  1. Cài đặt Go từ https://golang.org/dl/
  2. Thêm $(go env GOPATH)/bin (thông thường là $HOME/go/bin) vào $PATH:
$ export PATH=$PATH:$(go env GOPATH)/bin

Nhận mã OTNS

$ git clone https://github.com/openthread/ot-ns.git ./otns
$ cd otns

Cài đặt phần phụ thuộc

$ ./script/install-deps
grpcwebproxy installed: /usr/local/google/home/simonlin/go/bin/grpcwebproxy

Bạn có thể được yêu cầu nhập mật khẩu cho sudo.

Cài đặt otns

Cài đặt otns thành $GOPATH/bin:

$ ./script/install
otns installed: /usr/local/google/home/simonlin/go/bin/otns

Hãy kiểm tra xem otns đã được cài đặt đúng cách hay chưa

  1. Chạy which otns để kiểm tra xem có thể tìm kiếm được tệp otns trong $PATH. hay không
  2. Nếu không tìm thấy lệnh otns, hãy xác minh rằng bạn đã thêm $(go env GOPATH)/bin vào $PATH.

3. Xây dựng OpenThread cho OTNS

Nhận mã OpenThread từ GitHub

$ mkdir -p ~/src
$ git clone https://github.com/openthread/openthread ~/src/openthread

Tạo OpenThread bằng OTNS=1

$ cd ~/src/openthread
$ ./script/cmake-build simulation -DOT_OTNS=ON -DOT_SIMULATION_VIRTUAL_TIME=ON -DOT_SIMULATION_VIRTUAL_TIME_UART=ON -DOT_SIMULATION_MAX_NETWORK_SIZE=999

Bạn có thể tìm thấy các tệp thực thi OpenThread trong thư mục build:

$ ls ~/src/openthread/build/simulation/examples/apps/cli/
ot-cli-ftd        ot-cli-mtd        ot-cli-radio

Bây giờ, đã đến lúc chạy OTNS...

4. Chạy OTNS

Chạy otns:

$ cd ~/src/openthread/build/simulation/examples/apps/cli
$ otns
> ← OTNS-CLI prompt

Khi bắt đầu thành công, OTNS sẽ nhập một bảng điều khiển CLI (OTNS-CLI) và chạy một trình duyệt web để trực quan hoá và quản lý mạng (OTNS-Web):

a0e05178d66929b1.pngS

Nếu bạn chỉ thấy một trang trống cho OTNS-Web, thì rất có thể WebGL không được bật trong trình duyệt của bạn. Vui lòng tham khảohttps://superuser.com/a/836833 về cách bật WebGL.

Trong các phần sau, bạn sẽ tìm hiểu cách quản lý các mô phỏng OTNS thông qua OTNS-CLIOTNS-Web.

5. Tìm hiểu về OTNS-CLI và OTNS-Web

OTNS – CLI

OTNS-CLI cung cấp Giao diện dòng lệnh (CLI) để quản lý các hoạt động mô phỏng OTNS.

$ cd ~/src/openthread/build/simulation/examples/apps/cli
$ otns
> ← OTNS-CLI prompt

Bạn có thể nhập các lệnh thông qua OTNS-CLI. Tham khảo tài liệu tham khảo OTNS CLI để biết danh sách đầy đủ các lệnh. Đừng lo, bạn sẽ chỉ sử dụng một vài lệnh trong số này trong Lớp học lập trình này.

OTNS-Web

OTNS-Web là công cụ quản lý và trực quan hóa mạng của OTNS. Dữ liệu này cung cấp hình ảnh trực quan về các nút, thông báo và đường liên kết của Mạng luồng mô phỏng. Hãy lưu ý các phần tử khác nhau của OTNS-Web:

4c5b43509a2ca0d0.pngS

6. Thêm nút

Thêm các nút thông qua OTNS-CLI

Thêm Bộ định tuyến tại vị trí (300, 100)

> add router x 300 y 100
1
Done

Bạn sẽ thấy một nút được tạo trong OTNS-Web. Nút này bắt đầu dưới dạng Trình định tuyến và trở thành Lãnh đạo sau vài giây:

6ca8c2e63ed9818d.pngS

Thêm các nút khác thông qua OTNS-CLI

> add fed x 200 y 100
2
Done
> add med x 400 y 100
3
Done
> add sed x 300 y 200
4
Done

Đợi vài giây để các nút hợp nhất thành một phân vùng. Bạn sẽ thấy các nút trong OTNS-WEB:

3ee67903c01aa612.pngS

Thêm các nút theo OTNS-Web

Bạn cũng có thể thêm các nút thông qua OTNS-Web. Nhấp vào nút New Router của Action Bar. Bạn sẽ thấy một nút đang được tạo ngay phía trên nút New Router. Kéo nút đó đến gần nút Lãnh đạo mà bạn đã tạo thông qua OTNS-CLI. Cuối cùng, tất cả các nút phải hợp nhất thành một phân vùng:

420258bb92561146.pngs

Ngoài ra, hãy nhấp vào các nút FED, MED và SED trên thanh thao tác để tạo các loại nút khác. Kéo chúng vào các vị trí gần các nút hiện có để đính kèm vào nút Thread đó:

fe15d6f9726a099e.png.

Bây giờ, bạn đã tạo mạng Thread của một phân vùng chứa nhiều nút. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ điều chỉnh tốc độ mô phỏng để mô phỏng chạy nhanh hơn.

7. Điều chỉnh tốc độ

Hiện tại, quá trình mô phỏng phải chạy ở tốc độ 1X, tức là thời gian mô phỏng đã trôi qua tính giống với thời gian thực tế kể từ khi chúng ta tạo nút đầu tiên.

Điều chỉnh tốc độ qua OTNS-CLI

Bạn có thể điều chỉnh tốc độ mô phỏng thông qua OTNS-CLI.

Đặt tốc độ mô phỏng thành 100X

> speed 100
Done

Bạn sẽ thấy các nút gửi thông báo thường xuyên hơn trước đây.

Đặt tốc độ mô phỏng thành MAX

> speed max
Done

Bây giờ, OTNS đang cố gắng mô phỏng nhanh nhất có thể, vì vậy, bạn sẽ thấy các nút gửi số lượng lớn thư.

Tạm dừng mô phỏng

> speed 0
Done

Việc đặt tốc độ mô phỏng thành 0 sẽ tạm dừng quá trình mô phỏng.

Khôi phục mô phỏng ở tốc độ bình thường

> speed 1
Done

Việc mô phỏng tốc độ thành giá trị lớn hơn 0 sẽ tiếp tục mô phỏng.

Điều chỉnh tốc độ qua OTNS-Web

Nút điều khiển tốc độ

Tìm các nút điều khiển tốc độ 9329157c1bd12672.pngS trên Action Bar. Các nút hiển thị tốc độ mô phỏng hiện tại và có thể được dùng để điều chỉnh tốc độ mô phỏng và tạm dừng/tiếp tục mô phỏng.

Tăng tốc độ mô phỏng

Bạn có thể tăng tốc độ mô phỏng bằng cách nhấp vào nút 39b88331779277ad.pngS cho đến khi tốc độ đạt MAX: f5f460b2586d299b.png..

Mô phỏng tốc độ chậm

Bạn có thể làm chậm quá trình mô phỏng bằng cách nhấp vào nút 31cca8d5b52fa900.png..

Tạm dừng mô phỏng

Nhấp vào nút 46cc2088c9aa7ab6.png. để tạm dừng quá trình mô phỏng khi đang chạy. Nút này sẽ được đổi thành ce25eda3496ffcd4.png..

Tiếp tục mô phỏng

Nhấp vào nút ce25eda3496ffcd4.png. để tiếp tục quá trình mô phỏng khi mô phỏng bị tạm dừng. Nút này sẽ được đổi về 46cc2088c9aa7ab6.png..

Đặt tốc độ mô phỏng thành 10X

Để tiết kiệm thời gian, hãy sử dụng

OTNS-CLI để điều chỉnh tốc độ mô phỏng thành

10X để chúng tôi có thể quan sát các thay đổi về cấu trúc liên kết trong mạng nhanh hơn nhiều.

> speed 10
Done

8. Bật/Tắt đài

Giờ đây, mô phỏng phải chứa 2 Router (hình lục giác) và nhiều thành phần con, và chạy ở tốc độ 10X.

Tìm Người lãnh đạo hiện tại (đường viền màu đỏ) của 2 Bộ định tuyến, nhấp một lần để chọn:

8c6a2e191cdae0c7.png.

Tắt radio

Nhấp vào nút 7ca085f470491dd4.png. trên Thanh tác vụ để tắt đài của nút Lãnh đạo:

a3bf58d9d125f95f.pngS

Nhà lãnh đạo sẽ không thể gửi hoặc nhận tin nhắn khi đài đang tắt.

Đợi khoảng 12 giây (120 giây trong thời gian mô phỏng) để Bộ định tuyến khác trở thành Trưởng nhóm mới:

e3d32f85c4a1b990.pngS

Mạng chuỗi tự động khôi phục sau lỗi Lãnh đạo bằng cách tạo phân vùng mới với một Nhà lãnh đạo mới. Phân vùng mới cũng có màu phân vùng mới.

Bật radio

Chọn Lãnh đạo đã tắt đài. Nhấp vào nút 2d9cecb8612b42aa.pngS trên Action Bar để khôi phục kết nối radio:

7370a7841861aa3a.pngS

Nhà lãnh đạo phải kết nối lại với mạng sau khi kết nối đài được khôi phục.

9. Di chuyển nút

OTNS cho phép người dùng dễ dàng di chuyển các nút thông qua OTNS-CLI hoặc OTNS-Web.

Di chuyển nút qua OTNS-CLI

Di chuyển nút 5 đến một vị trí mới:

> move 5 600 300
Done

Vì nút 5 cách xa Bộ định tuyến khác, nên chúng sẽ mất kết nối với nhau và sau khoảng 12 giây (120 giây trong thời gian mô phỏng), cả hai đều trở thành những người dẫn đầu trong phân vùng của riêng họ:

c06b4d0a4f183299.pngS

Di chuyển nút thông qua OTNS-Web

Di chuyển nút 5 trở lại vị trí ban đầu bằng cách kéo. Hai phân vùng này cần hợp nhất trở lại thành một phân vùng:

9ba305c4c5a5f892.pngS

10. Xóa nút

Xoá các nút thông qua OTNS-CLI

Xóa nút 8:

> del 8
Done

Nút 8 sẽ biến mất khỏi phần mô phỏng:

18156770d9f8bf83.pngs

Xoá các nút thông qua OTNS-Web

Chọn nút 5 và nhấp vào nút 7ff6afd565f4etvOS.png trên Action Bar để xóa nút 5:

d4079cceea0105f0.png.

Node 1 phải trở thành Người lãnh đạo và Node 7 phải tách ra vì không thể tiếp cận bất kỳ Bộ định tuyến nào.

Xoá phần mô phỏng (xoá tất cả các nút)

Bạn có thể xoá hoạt động mô phỏng bằng cách xoá tất cả các nút thông qua OTNS-Web.

Nhấp vào nút 89618191721e79a0.png. trên Action Bar. Tất cả các nút sẽ biến mất cùng một lúc.

Trước khi tiếp tục...

Bạn có thể tự thêm một số nút vào phần mô phỏng để có thể tiếp tục trong hướng dẫn này.

11. Ngữ cảnh nút OTNS-CLI

OTNS-CLI cung cấp chế độ ngữ cảnh nút để dễ dàng tương tác với các nút nhằm giúp nhà phát triển chẩn đoán trạng thái của một nút.

Vào chế độ ngữ cảnh của nút

Nhập ngữ cảnh nút của nút 1:

> node 1
Done
node 1>

Lời nhắc CLI thay đổi thành node 1> , cho biết ngữ cảnh nút hiện tại. Bạn có thể nhập vào các lệnh OpenC CLI để thực thi trên nút như thể bạn đang tương tác trực tiếp với nút này.

Thực thi các lệnh trong ngữ cảnh nút

node 1> state
leader
Done
node 1> channel
11
Done
node 1> panid
0xface
Done
node 1> networkname
OpenThread
Done
node 1> ipaddr
fdde:ad00:beef:0:0:ff:fe00:fc00
fdde:ad00:beef:0:0:ff:fe00:d800
fdde:ad00:beef:0:2175:8a67:1000:6352
fe80:0:0:0:2075:82c2:e9e9:781d
Done

Chuyển sang một ngữ cảnh nút khác

node 1> node 2
Done
node 2> 

Thoát ngữ cảnh nút

node 1> exit
Done
>

12. Xin chúc mừng

Xin chúc mừng, bạn đã thực hiện thành công mô phỏng OTNS đầu tiên của mình!

Bạn đã tìm hiểu cách cài đặt OTNS và các phần phụ thuộc. Bạn đã tạo OpenThread cho OTNS và bắt đầu mô phỏng OTNS bằng các phiên bản mô phỏng OpenThread. Bạn đã học cách thao tác mô phỏng theo nhiều cách thông qua cả OTNS-CLIOTNS-Web.

Giờ đây, bạn đã biết OTNS là gì và cách sử dụng OTNS để mô phỏng các mạng OpenThread.

Tiếp theo là gì?

Hãy xem một số lớp học lập trình này...

Tài liệu tham khảo