1. Introdução
O que é o Thread?
O Thread é um protocolo de rede mesh sem fio de baixo consumo energético baseado em IP que permite comunicações seguras entre dispositivos e entre dispositivos e a nuvem. As redes Thread podem se adaptar a mudanças na topologia para evitar falhas em um único ponto.
O que é o OpenThread?
O OpenThread lançado pelo Google é uma implementação de código aberto do Thread®.
O que é um roteador de borda do OpenThread?
O roteador de borda OpenThread (OTBR, na sigla em inglês) lançado pelo Google é uma implementação de código aberto do roteador de borda Thread.
Multicast IPv6
O Thread define uma série de recursos para oferecer suporte a multicast em uma rede heterogênea (segmentos de rede Thread e Wi-Fi/Ethernet) para endereços multicast com escopo maior que o local do domínio.
Um roteador de borda de thread registra o conjunto de dados do roteador de backbone (BBR, na sigla em inglês), e o serviço BBR selecionado é o roteador de backbone principal (PBBR, na sigla em inglês), responsável pelo encaminhamento de entrada/saída de multicast.
Um dispositivo Thread envia uma mensagem CoAP para registrar o endereço multicast no PBBR (registro de listener multicast, MLR, na sigla em inglês) se o endereço for maior que o local do domínio. O PBBR usa o MLDv2 na interface externa para se comunicar com a LAN/WAN IPv6 mais ampla sobre os grupos de multicast IPv6 que ele precisa ouvir em nome da rede Thread local. O PBBR só encaminha o tráfego multicast para a rede Thread se o destino estiver inscrito em pelo menos um dispositivo Thread.
Para dispositivos finais mínimos do Thread, eles podem depender do dispositivo principal para agregar o endereço multicast e fazer MLR em nome deles ou se registrar se o dispositivo principal for do Thread 1.1.
Para mais detalhes, consulte a Especificação de linhas de execução.
O que você vai criar
Neste codelab, você vai configurar um roteador de borda Thread e dois dispositivos Thread. Em seguida, vai ativar e verificar os recursos de multicast em dispositivos Thread e Wi-Fi.
O que você vai aprender
- Como criar um firmware nRF52840 com suporte para multicast IPv6.
- Como assinar endereços de multicast IPv6 em dispositivos Thread.
O que é necessário
- Uma estação de trabalho Linux para criar e atualizar um RCP Thread, a CLI OpenThread e testar o multicast IPv6.
- Um Raspberry Pi para o roteador de borda do Thread.
- 2 dongles USB Nordic Semiconductor nRF52840 (um para o RCP e dois para dispositivos finais Thread).
2. Configurar o OTBR
A maneira mais rápida de configurar um OTBR é seguindo o guia de configuração do OTBR.
Depois que a configuração do OTBR for concluída, use ot-ctl para validar se o OTBR se tornou o roteador principal de backbone em segundos.
> bbr state Primary Done > bbr BBR Primary: server16: 0xF800 seqno: 21 delay: 5 secs timeout: 3600 secs Done
3. Criar e atualizar dispositivos Thread
Crie o aplicativo da CLI Thread com multicast e faça o flash das duas placas nRF52840 DK.
Criar firmware do nRF52840 DK
Siga as instruções para clonar o projeto e criar o firmware nRF52840.
$ cd ~/src/ot-nrf528xx $ rm -rf build $ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_MLR=ON
Continue com o codelab Build a Thread network with nRF52840 boards and OpenThread (em inglês) conforme escrito. Depois que o dispositivo final for atualizado com a imagem da CLI, siga as instruções em Conectar o segundo nó à rede Thread para adicionar o dispositivo Thread à rede. Repita o processo para o segundo dispositivo final do Thread.
4. Inscrever-se no endereço multicast IPv6
Inscreva-se em ff05::abcd no dispositivo final 1 do nRF52840:
> ipmaddr add ff05::abcd Done
Verifique se ff05::abcd foi inscrito:
> 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
Assine ff05::abcd no laptop:
Precisamos de um script Python subscribe6.py para se inscrever em um endereço multicast no laptop.
Copie o código abaixo e salve como 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.')
Execute subscribe6.py para assinar ff05::abcd na interface de rede Wi-Fi (por exemplo, wlan0):
$ sudo python3 subscribe6.py wlan0 ff05::abcd Subscribed ff05::abcd on interface wlan0. Press ENTER to quit.
A topologia de rede final com assinaturas multicast é mostrada abaixo:
Agora que inscrevemos o endereço multicast IPv6 no dispositivo final nRF52840 1 na rede Thread e no laptop na rede Wi-Fi, vamos verificar a capacidade de alcance multicast IPv6 bidirecional nas seções a seguir.
5. Verificar multicast IPv6 de entrada
Agora, é possível alcançar o dispositivo final nRF52840 1 na rede Thread e o laptop usando o endereço multicast IPv6 ff05::abcd da rede Wi-Fi.
Envie um ping para ff05::abcd no OTBR pela interface 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
Podemos ver que o OTBR pode receber duas respostas de ping do dispositivo final nRF52840 1 e do laptop, porque ambos se inscreveram em ff05::abcd. Isso mostra que o OTBR pode encaminhar os pacotes multicast de solicitação de ping IPv6 da rede Wi-Fi para a rede Thread.
6. Verificar o multicast IPv6 de saída
Ping ff05::abcd no dispositivo final 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
O dispositivo final nRF52840 2 pode receber respostas de ping do dispositivo final nRF52840 1 e do laptop. Isso mostra que o OTBR pode encaminhar os pacotes multicast de resposta de ping IPv6 da rede Thread para a rede Wi-Fi.
7. Parabéns
Parabéns! Você configurou um roteador de borda do Thread e verificou o multicast IPv6 bidirecional.
Para mais informações sobre o OpenThread, acesse openthread.io (link em inglês).
Documentos de referência: