1. บทนำ
Thread คืออะไร
Thread เป็นโปรโตคอลเครือข่ายที่ทำงานร่วมกันแบบไร้สายและใช้พลังงานต่ำซึ่งอิงตาม IP ที่ช่วยให้การติดต่อระหว่างอุปกรณ์กับอุปกรณ์และอุปกรณ์กับระบบคลาวด์เป็นไปอย่างปลอดภัย เครือข่ายเทรดสามารถปรับตัวตามการเปลี่ยนแปลงของโทโปโลยีเพื่อหลีกเลี่ยงจุดที่เกิดความล้มเหลว
OpenThread คืออะไร
OpenThread ที่ Google เปิดตัวเป็นการใช้งาน Thread® แบบโอเพนซอร์ส
Border Router ของ OpenThread คืออะไร
OpenThread Border Router (OTBR) ที่ Google เปิดตัวเป็นการใช้งาน Border Router แบบเทรดที่เป็นโอเพนซอร์ส
IPv6 Multicast
เทรดกำหนดชุดฟีเจอร์เพื่อรองรับมัลติแคสต์ในเครือข่ายที่หลากหลาย (กลุ่มเครือข่ายเทรดและ Wi-Fi/อีเทอร์เน็ต) สำหรับที่อยู่มัลติแคสต์ที่มีขอบเขตใหญ่กว่าระดับภายในอาณาจักร
Border Router ของเทรดจะลงทะเบียนชุดข้อมูล Backbone Router (BBR) และบริการ BBR ที่เลือกคือ Backbone Router หลัก (PBBR) ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการส่งต่อขาเข้า/ขาออกแบบมัลติแคสต์
อุปกรณ์เทรดจะส่งข้อความ CoAP เพื่อลงทะเบียนที่อยู่มัลติแคสต์ไปยัง PBBR (Multicast Listener Registration หรือ MLR ย่อมาจาก Multicast Listener Registration) หากที่อยู่นั้นใหญ่กว่ารีแอลมในเครื่อง PBBR ใช้ MLDv2 ในอินเทอร์เฟซภายนอกเพื่อสื่อสารกับ IPv6 LAN/WAN ที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับกลุ่มมัลติแคสต์ IPv6 ที่ต้องรับฟังในนามของเครือข่ายเทรดในท้องถิ่น และ PBBR จะส่งต่อการรับส่งข้อมูลมัลติแคสต์ไปยังเครือข่ายเทรดเมื่ออุปกรณ์เทรดอย่างน้อย 1 เครื่องสมัครใช้บริการปลายทางเท่านั้น
สำหรับอุปกรณ์ปลายทาง Thread แบบ Minimal อุปกรณ์อาจต้องอาศัยอุปกรณ์หลักในการรวบรวมที่อยู่มัลติแคสต์และทำ MLR ในนามของอุปกรณ์เอง หรือลงทะเบียนด้วยตนเองหากอุปกรณ์หลักเป็น Thread 1.1
ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ข้อกำหนดเกี่ยวกับเทรด
สิ่งที่คุณจะสร้าง
ในโค้ดแล็บนี้ คุณจะต้องตั้งค่า Thread Border Router และอุปกรณ์เทรด 2 เครื่อง จากนั้นเปิดใช้และยืนยันฟีเจอร์มัลติแคสต์ในอุปกรณ์เทรดและอุปกรณ์ Wi-Fi
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- วิธีสร้างเฟิร์มแวร์ nRF52840 ที่รองรับ IPv6 Multicast
- วิธีสมัครใช้บริการที่อยู่มัลติแคสต์ IPv6 ในอุปกรณ์เทรด
สิ่งที่ต้องมี
- เวิร์กสเตชัน Linux สำหรับการสร้างและแฟลช Thread RCP, OpenThread CLI และการทดสอบมัลติแคสต์ IPv6
- Raspberry Pi สำหรับ Border Router แบบเทรด
- ดองเกิล USB nRF52840 ของ Nordic Semiconductor 2 ตัว (1 ตัวสำหรับ RCP และ 2 ตัวสำหรับอุปกรณ์ปลายทางแบบเทรด)
2. ตั้งค่า OTBR
วิธีที่เร็วที่สุดในการตั้งค่า OTBR คือทำตามคู่มือการตั้งค่า OTBR
หลังจากตั้งค่า OTBR เสร็จแล้ว ให้ใช้ ot-ctl เพื่อตรวจสอบว่า OTBR กลายเป็นเราเตอร์แบ็กโบนหลักภายในไม่กี่วินาที
> bbr state Primary Done > bbr BBR Primary: server16: 0xF800 seqno: 21 delay: 5 secs timeout: 3600 secs Done
3. สร้างและแฟลชอุปกรณ์ Thread
สร้างแอปพลิเคชัน Thread CLI ด้วยมัลติแคสต์และแฟลชบอร์ด nRF52840 DK 2 บอร์ด
สร้างเฟิร์มแวร์ nRF52840 DK
ทำตามวิธีการเพื่อโคลนโปรเจ็กต์และสร้างเฟิร์มแวร์ nRF52840
$ cd ~/src/ot-nrf528xx $ rm -rf build $ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_MLR=ON
ดำเนินการต่อด้วยสร้างเครือข่ายเทรดด้วยบอร์ด nRF52840 และ OpenThread Codelab ตามที่เขียนไว้ หลังจากแฟลชอุปกรณ์ปลายทางด้วยอิมเมจ CLI แล้ว ให้ทำตามหัวข้อเข้าร่วมโหนดที่ 2 กับเครือข่ายเทรดเพื่อเพิ่มอุปกรณ์เทรดลงในเครือข่ายเทรด ทำซ้ำสำหรับอุปกรณ์ปลายทางเทรดที่ 2
4. สมัครใช้บริการที่อยู่มัลติแคสต์ IPv6
สมัครรับข้อมูล ff05::abcd ในอุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 1:
> ipmaddr add ff05::abcd Done
ตรวจสอบว่า ff05::abcd สมัครใช้บริการเรียบร้อยแล้ว
> ipmaddr ff05:0:0:0:0:0:0:abcd <--- ff05::abcd subscribed ff33:40:fdde:ad00:beef:0:0:1 ff32:40:fdde:ad00:beef:0:0:1 ff02:0:0:0:0:0:0:2 ff03:0:0:0:0:0:0:2 ff02:0:0:0:0:0:0:1 ff03:0:0:0:0:0:0:1 ff03:0:0:0:0:0:0:fc Done
สมัครใช้บริการ ff05::abcd ในแล็ปท็อป
เราต้องใช้สคริปต์ Python subscribe6.py เพื่อสมัครรับที่อยู่มัลติแคสต์ในแล็ปท็อป
คัดลอกโค้ดด้านล่างและบันทึกเป็น subscribe6.py
import ctypes
import ctypes.util
import socket
import struct
import sys
libc = ctypes.CDLL(ctypes.util.find_library('c'))
ifname, group = sys.argv[1:]
addrinfo = socket.getaddrinfo(group, None)[0]
assert addrinfo[0] == socket.AF_INET6
s = socket.socket(addrinfo[0], socket.SOCK_DGRAM)
group_bin = socket.inet_pton(addrinfo[0], addrinfo[4][0])
interface_index = libc.if_nametoindex(ifname.encode('ascii'))
mreq = group_bin + struct.pack('@I', interface_index)
s.setsockopt(socket.IPPROTO_IPV6, socket.IPV6_JOIN_GROUP, mreq)
print("Subscribed %s on interface %s." % (group, ifname))
input('Press ENTER to quit.')
เรียกใช้ subscribe6.py เพื่อสมัครใช้บริการ ff05::abcd ในอินเทอร์เฟซเครือข่าย Wi-Fi (เช่น wlan0)
$ sudo python3 subscribe6.py wlan0 ff05::abcd Subscribed ff05::abcd on interface wlan0. Press ENTER to quit.
โทโพโลยีเครือข่ายสุดท้ายที่มีการสมัครใช้บริการมัลติแคสต์แสดงอยู่ด้านล่าง
เมื่อสมัครใช้บริการที่อยู่มัลติแคสต์ IPv6 ทั้งในอุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 1 ในเครือข่ายเทรดและแล็ปท็อปในเครือข่าย Wi-Fi แล้ว เราจะยืนยันความสามารถในการเข้าถึงมัลติแคสต์ IPv6 แบบ 2 ทิศทางในส่วนต่อไปนี้
5. ยืนยัน IPv6 มัลติแคสต์ขาเข้า
ตอนนี้เราควรจะเข้าถึงทั้งอุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 1 ในเครือข่ายเทรดและแล็ปท็อปได้โดยใช้ที่อยู่มัลติแคสต์ IPv6 ff05::abcd จากเครือข่าย Wi-Fi
ใช้คําสั่ง ping ff05::abcd ใน OTBR ผ่านอินเทอร์เฟซ Wi-Fi
$ ping -6 -b -t 5 -I wlan0 ff05::abcd PING ff05::abcd(ff05::abcd) from 2401:fa00:41:801:83c1:a67:ae22:5346 wlan0: 56 data bytes 64 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=1 ttl=64 time=57.4 ms 64 bytes from 2401:fa00:41:801:8c09:1765:4ba8:48e8: icmp_seq=1 ttl=64 time=84.9 ms (DUP!) 64 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=2 ttl=64 time=54.8 ms 64 bytes from 2401:fa00:41:801:8c09:1765:4ba8:48e8: icmp_seq=2 ttl=64 time=319 ms (DUP!) 64 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=3 ttl=64 time=57.5 ms 64 bytes from 2401:fa00:41:801:8c09:1765:4ba8:48e8: icmp_seq=3 ttl=64 time=239 ms (DUP!) # If using MacOS, use this command. The interface is typically not "wlan0" for Mac. $ ping6 -h 5 -I wlan0 ff05::abcd
เราเห็นว่า OTBR ได้รับการตอบกลับ Ping 2 รายการจากทั้งอุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 1 และแล็ปท็อป เนื่องจากทั้ง 2 รายการสมัครใช้บริการ ff05::abcd ซึ่งแสดงให้เห็นว่า OTBR สามารถส่งต่อแพ็กเก็ตมัลติแคสต์คำขอ Ping ของ IPv6 จากเครือข่าย Wi-Fi ไปยังเครือข่ายเทรด
6. ยืนยัน IPv6 มัลติแคสต์ขาออก
Ping ff05::abcd ในอุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 2:
> ping ff05::abcd 100 10 1 108 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=12 hlim=64 time=297ms 108 bytes from 2401:fa00:41:801:64cb:6305:7c3a:d704: icmp_seq=12 hlim=63 time=432ms 108 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=13 hlim=64 time=193ms 108 bytes from 2401:fa00:41:801:64cb:6305:7c3a:d704: icmp_seq=13 hlim=63 time=306ms 108 bytes from fdb5:8d36:6af9:7669:e43b:8e1b:6f2a:b8fa: icmp_seq=14 hlim=64 time=230ms 108 bytes from 2401:fa00:41:801:64cb:6305:7c3a:d704: icmp_seq=14 hlim=63 time=279ms
อุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 2 สามารถรับการตอบกลับการ ping จากทั้งอุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 1 และแล็ปท็อป ซึ่งแสดงให้เห็นว่า OTBR สามารถส่งต่อแพ็กเก็ตมัลติแคสต์ของ Ping Reply ที่เป็น IPv6 จากเครือข่ายเทรดไปยังเครือข่าย Wi-Fi ได้
7. ขอแสดงความยินดี
ยินดีด้วย คุณตั้งค่า Thread Border Router และยืนยันมัลติแคสต์ IPv6 แบบ 2 ทิศทางเรียบร้อยแล้ว
ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ OpenThread ได้ที่ openthread.io
เอกสารอ้างอิง