Google 致力于为黑人社区推动种族平等。查看具体行动。

Эта страница переведена с помощью Cloud Translation API.

Пограничный маршрутизатор потока — двунаправленное подключение IPv6 и обнаружение служб на основе DNS

1. Введение

Что такое Thread?

Thread — это маломощный беспроводной сетчатый протокол на основе IP, обеспечивающий безопасную связь между устройствами и между устройствами и облаком. Сети Thread могут адаптироваться к изменениям топологии, чтобы избежать сбоев в отдельных точках.

Что такое OpenThread?

OpenThread, выпущенный Google, представляет собой реализацию Thread® с открытым исходным кодом.

Что такое маршрутизатор границ потоков?

Пограничный маршрутизатор Thread подключает сеть Thread к другим IP-сетям, таким как Wi-Fi или Ethernet. Для подключения сети Thread к другим сетям требуется пограничный маршрутизатор. Пограничный маршрутизатор Thread поддерживает следующие функции в минимальном объеме:

Двунаправленное IP-соединение между сетями Thread и Wi-Fi/Ethernet.
Двунаправленное обнаружение сервисов через mDNS (по каналу Wi-Fi/Ethernet) и SRP (по сети Thread).
Потоковая инфраструктура, объединяющая разделы потоков по IP-ссылкам.
Внешняя комиссионация потока (например, мобильного телефона) для аутентификации и присоединения устройства потока к сети потока.

OpenThread Border Router (OTBR), выпущенный Google, представляет собой реализацию Thread Border Router с открытым исходным кодом.

Что вы построите

В этой лабораторной работе вы настроите пограничный маршрутизатор Thread Border Router и подключите свой мобильный телефон к конечному устройству Thread End Device через пограничный маршрутизатор.

Чему вы научитесь

Как настроить ОТБР
Как сформировать сеть потоков с помощью OTBR
Как создать устройство OpenThread CLI с функцией SRP
Как зарегистрировать услугу в SRP
Как обнаружить и подключиться к конечному устройству Thread

Что вам понадобится

Рабочая станция Linux для сборки и прошивки Thread RCP, OpenThread CLI и тестирования многоадресной рассылки IPv6.
Raspberry Pi для пограничного маршрутизатора Thread.
2 USB-ключа Nordic Semiconductor nRF52840 (один для RCP и один для конечного устройства Thread).
Телефон на базе iOS с версией iOS 14 и выше или телефон на базе Android с версией Android 8.1 и выше.

2. Настройте OTBR

Самый быстрый способ настроить OTBR — следовать Руководству по настройке OTBR .

После завершения настройки OTBR используйте ot-ctl для проверки того, что OTBR действует как leader потока.

$ sudo ot-ctl state
leader
Done

Также проверьте, что OTBR автоматически настроил префикс off-mesh-routable (OMR) в данных потоковой сети.

$ sudo ot-ctl netdata show
Prefixes:
Prefixes:
fd76:a5d1:fcb0:1707::/64 paos med 4000
Routes:
fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 4000
Services:
44970 5d c000 s 4000
44970 01 9a04b000000e10 s 4000
Done
$ sudo ot-ctl ipaddr      
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc11
fda8:5ce9:df1e:6620:0:0:0:fc38
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc10
fd76:a5d1:fcb0:1707:f3c7:d88c:efd1:24a9
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc00
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:4000
fda8:5ce9:df1e:6620:3593:acfc:10db:1a8d
fe80:0:0:0:a6:301c:3e9f:2f5b
Done

Пример вывода команды netdata show дает

префикс OMR fd76:a5d1:fcb0:1707::/64 для создания адреса OMR, к которому можно получить доступ из сети Wi-Fi/Ethernet (вы можете заметить, что существует адрес IPv6 fd76:a5d1:fcb0:1707:f3c7:d88c:efd1:24a9 который начинается с префикса OMR);
внешний маршрут для префикса соединения fd49:7770:7fc5:0::/64 , который создается OTBR, когда на соединении Wi-Fi/Ethernet еще нет сети IPv6.
Служба сервера SRP с номером службы 5d и портом UDP сервера SRP, который будет использоваться конечным устройством Thread SRP.
Служба BBR с номером службы 0x01 ;

3. Настройте конечное клиентское устройство SRP

Сборка и прошивка OT CLI

Выполните шаг 5 из раздела Создание сети потоков с использованием плат nRF52840 и лабораторной работы OpenThread, чтобы создать и прошить конечное устройство CLI nRF52840.

Но вместо включения OT_COMMISSIONER и OT_JOINER узлу CLI требуются функции OT_SRP_CLIENT и OT_ECDSA .

Таким образом, полный вызов сборки должен выглядеть так:

$ script/build nrf52840 USB_trans -DOT_SRP_CLIENT=ON -DOT_ECDSA=ON

Присоединяйтесь к сети Thread

Чтобы присоединиться к сети Thread, нам необходимо получить активный операционный набор данных с устройства OTBR. Вернёмся к ot-ctl и получим активный набор данных:

$ sudo ot-ctl dataset active -x
0e080000000000010000000300001235060004001fffe002083d3818dc1c8db63f0708fda85ce9df1e662005101d81689e4c0a32f3b4aa112994d29692030f4f70656e5468726561642d35326532010252e204103f23f6b8875d4b05541eeb4f9718d2f40c0302a0ff
Done

Вернитесь к сеансу экрана клиентского узла SRP и задайте активный набор данных:

> dataset set active 0e080000000000010000000300001235060004001fffe002083d3818dc1c8db63f0708fda85ce9df1e662005101d81689e4c0a32f3b4aa112994d29692030f4f70656e5468726561642d35326532010252e204103f23f6b8875d4b05541eeb4f9718d2f40c0302a0ff
Done

Затем запустите интерфейс Thread:

> ifconfig up
Done
> thread start
Done

Подождите несколько секунд и проверьте, успешно ли произошло присоединение к сети Thread:

> state
child
Done
> netdata show
Prefixes:
fd76:a5d1:fcb0:1707::/64 paos med 4000
Routes:
fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 4000
Services:
44970 5d c000 s 4000
44970 01 9a04b000000e10 s 4000
Done
> ipaddr
fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:4001
fda8:5ce9:df1e:6620:ed74:123:cc5d:74ba
fe80:0:0:0:d4a9:39a0:abce:b02e
Done

Убедитесь, что сетевые данные соответствуют указанным на OTBR. Теперь мы можем выполнить ping на OMR-адрес OTBR:

> ping fd76:a5d1:fcb0:1707:f3c7:d88c:efd1:24a9
Done
> 16 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:f3c7:d88c:efd1:24a9: icmp_seq=1 hlim=64 time=49ms

4. Опубликуйте службу на конечном устройстве.

mDNS широко используется для публикации сервиса DNS-SD на локальной сети. Однако многоадресные сообщения потребляют слишком много полосы пропускания и быстро разряжают аккумулятор маломощных устройств. Thread использует протокол одноадресной рассылки SRP для регистрации своих сервисов на граничном маршрутизаторе и использует граничный маршрутизатор для публикации сервисов по Wi-Fi или Ethernet-каналу.

Мы можем зарегистрировать службу с помощью команды srp client .

Перейдите в сеанс экрана узла клиента SRP и автоматически запустите клиент SRP:

> srp client autostart enable
Done

Задайте имя хоста, которое будет объявлено в соединении Wi-Fi/Ethernet:

> srp client host name ot-host
Done

Чтобы устройство, подключенное к каналу Wi-Fi/Ethernet, могло связаться с конечным устройством Thread, необходимо объявить OMR-адрес конечного устройства:

> srp client host address fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927
Done

В конце зарегистрируйте поддельную службу _ipps._tcp :

> srp client service add ot-service _ipps._tcp 12345
Done

Подождите несколько секунд, и мы увидим зарегистрированную службу:

> srp client service
instance:"ot-service", name:"_ipps._tcp", state:Registered, port:12345, priority:0, weight:0
Done

Мы завершили все настройки, и служба _ipps._tcp должна была быть объявлена в канале Wi-Fi/Ethernet. Теперь пора обнаружить конечное устройство и подключиться к нему!

5. Откройте для себя сервис

Откройте для себя сервис с помощью мобильного телефона

Мы используем приложение Service Browser для поиска сервисов mDNS на телефоне Android. Аналогичное приложение также существует для мобильных устройств iOS. Откройте приложение, и сервис _ipps._tcp должен появиться.

Откройте для себя сервис с хостом Linux

Если вы хотите обнаружить службу с другого хоста Linux, вы можете использовать команду avahi-browse .

Установите avahi-daemon и avahi-utils :

$ sudo apt-get install -y avahi-daemon avahi-utils

Решить проблему со службой:

$ sudo service avahi-daemon start # Ensure the avahi daemon is started.
$ avahi-browse -r _ipps._tcp
+ wlan0 IPv6 ot-service                                    Secure Internet Printer local
= wlan0 IPv6 ot-service                                    Secure Internet Printer local
   hostname = [ot-host.local]
   address = [fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927]
   port = [12345]
   txt = []
...

Откройте для себя сервис с хостом macOS

Для разрешения службы можно использовать dns-sd на macOS:

$ dns-sd -Z _ipps._tcp local.
Browsing for _ipps._tcp.local.
DATE: ---Sun 14 Mar 2021---
21:31:42.125  ...STARTING...

; To direct clients to browse a different domain, substitute that domain in place of '@'
lb._dns-sd._udp                                 PTR     @

; In the list of services below, the SRV records will typically reference dot-local Multicast DNS names.
; When transferring this zone file data to your unicast DNS server, you'll need to replace those dot-local
; names with the correct fully-qualified (unicast) domain name of the target host offering the service.

_ipps._tcp                                      PTR     ot-service._ipps._tcp
ot-service._ipps._tcp                           SRV     0 0 12345 ot-host.local. ; Replace with unicast FQDN of target host
ot-service._ipps._tcp                           TXT     ""
...

6. Проверьте связь с конечным устройством

Пинг с мобильного телефона

Возьмем в качестве примера телефон Pixel: мы можем узнать OMR-адрес ранее зарегистрированной службы «ot-service» на странице сведений об экземпляре службы в приложении Service Browser.

Теперь мы можем выполнить ping-запрос на адрес OMR с помощью другого приложения Network Analyzer .

К сожалению, версия приложения Network Analyzer для Android не поддерживает запросы mDNS для утилиты ping, и мы не можем напрямую выполнить ping по имени хоста ot-host.local (мы можем выполнить ping по имени хоста с помощью версии приложения для iOS).

Пинг с хоста Linux/macOS

Пограничный маршрутизатор потока отправляет объявления маршрутизатора ICMPv6 (RA) для объявления префиксов (через опцию информации о префиксе) и маршрутов (через опцию информации о маршруте) по каналу Wi-Fi/Ethernet.

Подготовить хост Linux

Важно убедиться, что на вашем хосте включены RA и RIO:

net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra должен быть равен как минимум 1 если переадресация IP не включена, и 2 в противном случае.
net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra_rt_info_max_plen не должен быть меньше 64 .

Для большинства дистрибутивов значение accept_ra по умолчанию равно 1 Но могут быть и другие сетевые демоны, которые переопределяют этот параметр (например, dhcpcd на Raspberry Pi переопределяет значение accept_ra на 0 ). Вы можете проверить значение accept_ra с помощью следующей команды:

$ sudo sysctl -n net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra
0

И установите значение 1 (или 2 , если включена переадресация IP) с помощью:

$ sudo sysctl -w net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra=1
Net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra = 1

Параметр accept_ra_rt_info_max_plen в большинстве дистрибутивов Linux по умолчанию равен 0 , установите его равным 64 с помощью:

$ sudo sysctl -w net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra_rt_info_max_plen=64
net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra_rt_info_max_plen = 64

Изменения будут потеряны после перезагрузки хоста. Например, добавьте следующие команды в /etc/sysctl.conf , чтобы включить RIO навсегда:

$ net.ipv6.conf.wlan0.accept_ra_rt_info_max_plen = 64

Возможно, уже слишком поздно менять эти настройки, поскольку OTBR уже отправляет сообщения RA, а интервал между двумя незапрошенными сообщениями RA может составлять несколько сотен секунд. Один из способов — отключиться и снова подключиться к точке доступа Wi-Fi для отправки сообщений Router Solicitation, чтобы OTBR ответил запрошенными сообщениями RA. Другой вариант — перезапустить функцию Border Routing на Border Router:

$ sudo ot-ctl br disable
Done
$ sudo ot-ctl br enable
Done

Если вы пытаетесь переподключиться к Wi-Fi или перезапустить интерфейс Ethernet, убедитесь, что dhcpcd не используется для управления вашей сетью WiFi/Ethernet IPv6. Поскольку dhcpcd всегда переопределяет параметр accept_ra при каждом перезапуске интерфейса, ваша конфигурация accept_ra будет потеряна. Добавьте следующие строки в файл конфигурации dhcpcd (например, /etc/dhcpcd.conf ), чтобы явно отключить IPv6 в dhcpcd:

noipv6
noipv6rs

Чтобы изменения вступили в силу, необходимо перезагрузить компьютер.

Подготовьте хост macOS

Оба параметра accept_ra* включены по умолчанию, но вам необходимо обновить систему как минимум до macOS Big Sur.

Проверьте пинг имени хоста или адреса IPv6.

Теперь мы можем выполнить ping на имя хоста ot-host.local с помощью команды ping -6 ( ping6 для macOS):

$ ping -6 ot-host.local.
PING ot-host.local.(fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927)) 56 data bytes
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=1 ttl=63 time=170 ms
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=2 ttl=63 time=64.2 ms
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=3 ttl=63 time=22.8 ms
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=4 ttl=63 time=37.7 ms
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927 (fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927): icmp_seq=5 ttl=63 time=28.7 ms
...

Эта команда может завершиться ошибкой "Name or service not known" на хостах Linux. Это связано с тем, что команда ping не разрешает имя ot-host.local. с помощью запросов mDNS. Откройте /etc/nsswitch.conf и добавьте mdns6_minimal в строку, начинающуюся с hosts :

hosts:          files mdns4_minimal mdns6_minimal dns

Конечно, вы всегда можете напрямую пропинговать адрес IPv6:

$ ping -6 fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927
PING fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927(fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927) 56 data bytes
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=1 ttl=63 time=32.9 ms
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=2 ttl=63 time=27.8 ms
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=3 ttl=63 time=29.9 ms
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=4 ttl=63 time=73.5 ms
64 bytes from fd76:a5d1:fcb0:1707:d3dc:26d3:f70b:b927: icmp_seq=5 ttl=63 time=26.4 ms
...

7. Конечное устройство отменяет публикацию службы.

Чтобы удалить адрес и службу, зарегистрированные на клиентском узле SRP:

> srp client host remove
Done

Теперь вы не сможете обнаружить службу _ipps._tcp .

8. Поздравления

Поздравляем, вы успешно настроили OTBR как пограничный маршрутизатор потока для обеспечения двунаправленного IP-подключения и обнаружения служб для конечных устройств потока.

Что дальше?

Ознакомьтесь с некоторыми из этих практикумов...