Google 致力于为黑人社区推动种族平等。查看具体行动。

Thread Border Router - IPv6 Multicast, Thread Border Router - IPv6 Multicast

درباره این codelab

۱۷ دقیقه

آخرین به‌روزرسانی: ۸ اردیبهشت ۱۴۰۴

نویسنده: Simon Lin, Jonathan Hui

1. مقدمه

Thread چیست؟

Thread یک پروتکل شبکه بی سیم کم مصرف مبتنی بر IP است که ارتباطات دستگاه به دستگاه و دستگاه به ابر را ایمن می کند. شبکه های نخ می توانند با تغییرات توپولوژی سازگار شوند تا از خرابی های تک نقطه ای جلوگیری کنند.

OpenThread چیست؟

OpenThread منتشر شده توسط Google یک پیاده سازی متن باز Thread® است.

روتر مرزی OpenThread چیست؟

روتر مرزی OpenThread (OTBR) منتشر شده توسط گوگل یک پیاده سازی متن باز از Thread Border Router است.

IPv6 چندپخشی

Thread مجموعه‌ای از ویژگی‌ها را برای پشتیبانی از چندپخشی در یک شبکه ناهمگن (بخش‌های شبکه و Wi-Fi/Ethernet) برای آدرس‌های چندپخشی با دامنه بزرگ‌تر از حوزه محلی تعریف می‌کند.

یک مسیریاب مرزی رشته داده‌های مسیریاب ستون فقرات (BBR) خود را ثبت می‌کند، و سرویس BBR انتخاب شده، مسیریاب اصلی ستون فقرات (PBBR) است که مسئول ورود/خروج به جلو چندپخشی است.

یک دستگاه Thread یک پیام CoAP برای ثبت آدرس چندپخشی به PBBR (ثبت شنونده چندپخشی، به اختصار MLR) می فرستد، اگر آدرس بزرگتر از قلمرو محلی باشد. PBBR از MLDv2 در واسط خارجی خود برای برقراری ارتباط با شبکه گسترده IPv6 LAN/WAN در مورد گروه های چندپخشی IPv6 که نیاز به گوش دادن به آنها دارد، از طرف شبکه Thread محلی خود استفاده می کند. و PBBR فقط در صورتی ترافیک چندپخشی را به شبکه Thread ارسال می کند که مقصد حداقل توسط یک دستگاه Thread مشترک باشد.

برای دستگاه‌های Thread Minimal End، ممکن است برای جمع‌آوری آدرس چندپخشی و انجام MLR از طرف آن‌ها به والدین خود وابسته باشند، یا اگر والدین آنها Thread 1.1 هستند، خودشان را ثبت کنند.

برای جزئیات بیشتر، لطفاً به مشخصات موضوع مراجعه کنید.

آنچه خواهید ساخت

در این کد لبه، شما می‌خواهید یک Thread Border Router و دو دستگاه Thread راه‌اندازی کنید، سپس ویژگی‌های Multicast را در دستگاه‌های Thread و دستگاه‌های Wi-Fi فعال و تأیید کنید.

آنچه خواهید آموخت

نحوه ساخت سیستم عامل nRF52840 با پشتیبانی از IPv6 Multicast.
نحوه اشتراک در آدرس های چندپخشی IPv6 در دستگاه های Thread.

آنچه شما نیاز خواهید داشت

یک ایستگاه کاری لینوکس، برای ساختن و فلش کردن Thread RCP، OpenThread CLI و آزمایش چندپخشی IPv6.
Raspberry Pi برای روتر مرزی Thread.
2 دانگل USB نیمه هادی Nordic nRF52840 (یکی برای RCP و دو عدد برای دستگاه های انتهایی Thread).

2. OTBR را راه اندازی کنید

سریعترین راه برای راه اندازی OTBR استفاده از Docker به دنبال OTBR با Docker Guide است.

پس از تکمیل راه‌اندازی OTBR، ot-ctl استفاده کنید تا تأیید کنید که OTBR ظرف چند ثانیه به روتر اصلی ستون فقرات تبدیل شده است.

> bbr state
Primary
Done
> bbr
BBR Primary:
server16: 0xF800
seqno:    21
delay:    5 secs
timeout:  3600 secs
Done

غواصی عمیق تر:

مجموعه داده BBR نشان می دهد که OTBR به روتر اصلی ستون فقرات (PBBR) تبدیل شده است:

server16 RLOC16 از PBBR است.
seqno شماره توالی BBR به طور تصادفی تولید شده است. PBBR می تواند seqno را تغییر دهد تا دوباره ثبت نام کند.
delay مقدار Registration Delay است که دستگاه های Thread باید قبل از ثبت نام مجدد تاخیر داشته باشند.
timeout مدت زمان پیش‌فرض بر حسب ثانیه است که برای آن ثبت شنونده چندپخشی (MLR) معتبر باقی می‌ماند. اگر دستگاه‌های Thread همچنان در آدرس چندپخشی مشترک شوند، به‌طور خودکار ثبت‌های MLR خود را قبل از انقضا تمدید می‌کنند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد پیکربندی مجموعه داده BBR به مرجع OpenThread CLI مراجعه کنید.

3. دستگاه های Thread را بسازید و فلش کنید

برنامه Thread CLI را با Multicast بسازید و دو برد nRF52840 DK را فلش کنید.

سیستم عامل nRF52840 DK را بسازید

دستورالعمل ها را برای شبیه سازی پروژه و ساخت سیستم عامل nRF52840 دنبال کنید.

$ cd ~/src/ot-nrf528xx
$ rm -rf build
$ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_MLR=ON

همانطور که نوشته شده است ، شبکه Build a Thread را با بردهای nRF52840 و کد OpenThread ادامه دهید. پس از اینکه دستگاه انتهایی با تصویر CLI فلش شد، Join node دوم به شبکه Thread را دنبال کنید تا دستگاه Thread به شبکه Thread اضافه شود. این کار را برای دومین دستگاه پایان Thread تکرار کنید.

4. در آدرس چندپخشی IPv6 مشترک شوید

مشترک شدن در ff05::abcd در nRF52840 End Device 1:

> ipmaddr add ff05::abcd
Done

تأیید کنید ff05::abcd با موفقیت مشترک شد:

> 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

اشتراک در ff05::abcd در لپ تاپ:

ما به یک اسکریپت پایتون subscribe6.py برای اشتراک در یک آدرس چندپخشی در لپ تاپ نیاز داریم.

کد زیر را کپی کرده و به عنوان subscribe6.py ذخیره کنید:

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.')

subscribe6.py برای اشتراک ff05::abcd در رابط شبکه Wi-Fi (مثلا wlan0) اجرا کنید:

$ sudo python3 subscribe6.py wlan0 ff05::abcd
Subscribed ff05::abcd on interface wlan0.
Press ENTER to quit.

توپولوژی نهایی شبکه با اشتراک های چندپخشی در زیر نشان داده شده است:

اکنون که آدرس IPv6 چندپخشی را در هر دو دستگاه پایانی nRF52840 در شبکه Thread و لپ‌تاپ در شبکه Wi-Fi مشترک کرده‌ایم، می‌خواهیم دسترسی چندپخشی IPv6 دو طرفه را در بخش‌های زیر بررسی کنیم.

5. Inbound IPv6 Multicast را تأیید کنید

اکنون باید بتوانیم به nRF52840 End Device 1 در شبکه Thread و لپ تاپ با استفاده از آدرس چندپخشی IPv6 ff05::abcd از شبکه Wi-Fi دسترسی پیدا کنیم.

پینگ ff05::abcd در OTBR از طریق رابط 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

می‌توانیم ببینیم که OTBR می‌تواند دو پاسخ پینگ را هم از دستگاه nRF52840 End Device 1 و هم از لپ‌تاپ دریافت کند، زیرا هر دو در ff05::abcd مشترک شده‌اند. این نشان می دهد که OTBR می تواند بسته های چندپخشی درخواست پینگ IPv6 را از شبکه Wi-Fi به شبکه Thread ارسال کند.

6. Outbound IPv6 Multicast را تأیید کنید

پینگ ff05::abcd در nRF52840 End Device 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

nRF52840 End Device 2 می تواند پاسخ های پینگ را از nRF52840 End Device 1 و Laptop دریافت کند. این نشان می دهد که OTBR می تواند بسته های چندپخشی IPv6 Ping Reply را از شبکه Thread به شبکه Wi-Fi ارسال کند.

7. تبریک می گویم

تبریک می‌گوییم، شما با موفقیت یک Thread Border Router را راه‌اندازی کردید و IPv6 چندپخشی دوطرفه را تأیید کردید!

برای اطلاعات بیشتر در مورد OpenThread، به openthread.io مراجعه کنید.

اسناد مرجع: