1. บทนำ
Thread คืออะไร
Thread เป็นโปรโตคอลเครือข่ายที่ทำงานร่วมกันแบบไร้สายและใช้พลังงานต่ำแบบ IP ซึ่งช่วยให้การสื่อสารระหว่างอุปกรณ์และอุปกรณ์กับระบบคลาวด์มีความปลอดภัย เครือข่ายเทรดสามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงโทโพโลยีเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวจากจุดเดียว
OpenThread คืออะไร
OpenThread ที่ Google เปิดตัวเป็นการใช้งาน Thread® แบบโอเพนซอร์ส
Border Router ของ OpenThread คืออะไร
OpenThread Border Router (OTBR) ที่ Google เปิดตัวเป็นโอเพนซอร์สสำหรับ Thread Border Router
IPv6 Multicast
Thread จะกำหนดชุดฟีเจอร์เพื่อรองรับมัลติแคสต์ในเครือข่ายที่หลากหลาย (กลุ่มเทรดและเครือข่าย Wi-Fi/อีเทอร์เน็ต) สำหรับที่อยู่มัลติแคสต์ที่มีขอบเขตใหญ่กว่าขอบเขตภายใน
Thread Border Router จะลงทะเบียนชุดข้อมูล Backbone Router (BBR) และบริการ BBR ที่เลือกคือ Primary Backbone Router (PBBR) ซึ่งรับผิดชอบการส่งขาเข้า/ขาออกแบบมัลติแคสต์
อุปกรณ์เทรดจะส่งข้อความ CoAP เพื่อลงทะเบียนที่อยู่มัลติแคสต์ไปยัง PBBR (การลงทะเบียน Listener มัลติแคสต์ หรือเรียกสั้นๆ ว่า MLR) หากที่อยู่นั้นใหญ่กว่าขอบเขตภายใน PBBR ใช้ MLDv2 ในอินเทอร์เฟซภายนอกเพื่อสื่อสารกับ IPv6 LAN/WAN ที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับกลุ่มมัลติแคสต์ IPv6 ที่จำเป็นต้องใช้การฟังในนามของเครือข่ายเทรดในท้องถิ่น และ PBBR จะส่งต่อการรับส่งข้อมูลแบบมัลติแคสต์ไปยังเครือข่ายเทรดเฉพาะเมื่อปลายทางได้สมัครใช้บริการผ่านอุปกรณ์เทรดอย่างน้อย 1 เครื่อง
สำหรับอุปกรณ์ปลายทางขั้นต่ำของเทรด พาร์ทเนอร์เหล่านั้นอาจพึ่งพาผู้ปกครองในการรวบรวมข้อมูลที่อยู่มัลติแคสต์และทำ MLR ในนามของตน หรือลงทะเบียนตนเองหากผู้ปกครองใช้ Thread 1.1
โปรดดูรายละเอียดเพิ่มเติมในข้อกําหนดของชุดข้อความ
สิ่งที่คุณจะสร้าง
ใน Codelab นี้ คุณจะต้องตั้งค่า Border Router เทรดและอุปกรณ์เทรด 2 เครื่อง จากนั้นเปิดใช้และยืนยันฟีเจอร์ Multicast ในอุปกรณ์เทรดและอุปกรณ์ Wi-Fi
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- วิธีสร้างเฟิร์มแวร์ nRF52840 ที่รองรับ IPv6 Multicast
- วิธีสมัครใช้บริการที่อยู่ IPv6 แบบมัลติแคสต์ในอุปกรณ์เทรด
สิ่งที่คุณต้องมี
- เวิร์กสเตชันของ Linux สำหรับการสร้างและแฟลช Thread RCP, OpenThread CLI และการทดสอบ IPv6 Multicast
- Raspberry Pi สำหรับ Border Router เทรด
- ดองเกิล USB แบบนอร์ดิก nRF52840 จำนวน 2 อัน (ดองเกิล USB สำหรับ RCP 1 เส้น และดองเกิลสำหรับ Thread 2 อัน)
2. ตั้งค่า OTBR
วิธีที่รวดเร็วที่สุดในการตั้งค่า OTBR คือการใช้ Docker โดยทำตาม OTBR กับ Docker Guide
หลังจากตั้งค่า OTBR เสร็จแล้ว ให้ใช้ ot-ctl เพื่อตรวจสอบว่า OTBR เป็นเราเตอร์ Backbone หลักภายในไม่กี่วินาที
> bbr state Primary Done > bbr BBR Primary: server16: 0xF800 seqno: 21 delay: 5 secs timeout: 3600 secs Done
3. อุปกรณ์การสร้างและอุปกรณ์เทรด Flash
สร้างแอปพลิเคชัน Thread CLI ด้วย Multicast และแฟลชบอร์ด nRF52840 DK 2 กระดาน
เฟิร์มแวร์รุ่น nRF52840 DK
ทำตามวิธีการเพื่อโคลนโปรเจ็กต์และสร้างเฟิร์มแวร์ nRF52840
$ cd ~/src/ot-nrf528xx $ rm -rf build $ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_MLR=ON
ดำเนินการต่อด้วย Build a Thread network with nRF52840 boards and OpenThread codelab ตามที่เขียนไว้ หลังจากที่อุปกรณ์ปลายทางกะพริบด้วยรูปภาพ CLI ให้ทำตามรวมโหนดที่ 2 ไปยังเครือข่าย Thread เพื่อเพิ่มอุปกรณ์ Thread ไปยังเครือข่าย Thread ทำซ้ำสำหรับอุปกรณ์ปลายทางเทรดที่ 2
4. สมัครรับข้อมูลที่อยู่ IPv6 แบบมัลติแคสต์
สมัครใช้บริการ ff05::abcd ทาง nRF52840 End Device 1:
> ipmaddr add ff05::abcd Done
ยืนยันว่าสมัคร ff05::abcd เรียบร้อยแล้ว
> 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
กดติดตาม ff05::abcd ทางแล็ปท็อป
เราต้องการสคริปต์ Python subscribe6.py เพื่อสมัครใช้บริการที่อยู่มัลติแคสต์บนแล็ปท็อป
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.
โทโพโลยีเครือข่ายสุดท้ายที่มีการสมัครใช้บริการมัลติแคสต์จะแสดงอยู่ด้านล่าง
ตอนนี้เราได้สมัครใช้ที่อยู่ IPv6 Multicast ทั้งในเครือข่าย nRF52840 End Device 1 ในเครือข่าย Thread และแล็ปท็อปในเครือข่าย Wi-Fi แล้ว เราจะตรวจสอบความสามารถในการเข้าถึงมัลติแคสต์ของ IPv6 แบบ 2 ทิศทางในส่วนต่อไปนี้
5. ยืนยัน IPv6 Multicast ขาเข้า
ตอนนี้เราควรจะเข้าถึงได้ทั้ง nRF52840 End Device 1 ในเครือข่าย Thread และแล็ปท็อปที่ใช้ที่อยู่ IPv6 Multicast 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
เราพบว่า OTBR สามารถรับการตอบกลับด้วย ping 2 รายการจากทั้งอุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 End 1 และแล็ปท็อป เนื่องจากทั้งคู่ได้สมัครใช้บริการ ff05::abcd ซึ่งแสดงให้เห็นว่า OTBR สามารถส่งต่อแพ็กเก็ตมัลติแคสต์คำขอ Ping ของ IPv6 จากเครือข่าย Wi-Fi ไปยังเครือข่ายเทรด
6. ยืนยัน IPv6 Multicast ขาออก
ใช้คำสั่ง ping ff05::abcd ใน 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
อุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 อุปกรณ์ปลายทาง 2 สามารถรับคําสั่ง ping จากทั้งอุปกรณ์ปลายทาง nRF52840 อุปกรณ์ 1 และแล็ปท็อป ซึ่งแสดงให้เห็นว่า OTBR สามารถส่งต่อแพ็กเกจมัลติแคสต์ IPv6 Ping Reply จากเครือข่าย Thread ไปยังเครือข่าย Wi-Fi ได้
7. ขอแสดงความยินดี
ขอแสดงความยินดี คุณตั้งค่า Thread Border Router และยืนยัน IPv6 Multicast แบบสองทิศทางเรียบร้อยแล้ว!
ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ OpenThread ได้ที่ openthread.io
เอกสารอ้างอิง: