nRF52840 보드와 OpenThread가 있는 스레드 네트워크 빌드

1. 소개

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Google에서 출시한 OpenThreadThread® 네트워킹 프로토콜의 오픈소스 구현입니다. Google Nest는 Nest 제품에 사용되는 기술을 개발자가 커넥티드 홈용 제품 개발을 가속화할 수 있도록 하기 위해 OpenThread를 출시했습니다.

스레드 사양은 홈 애플리케이션을 위한 IPv6 기반 안정성, 보안, 저전력 무선 기기 간 통신 프로토콜을 정의합니다. OpenThread는 MAC 보안, 메시 링크 설정, 메시 라우팅을 포함하는 IPv6, 6LoWPAN, IEEE 802.15.4를 비롯한 모든 스레드 네트워킹 레이어를 구현합니다.

이 Codelab에서는 실제 하드웨어에서 OpenThread를 프로그래밍하고 스레드 네트워크를 만들고 관리하며 노드 간에 메시지를 전달합니다.

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학습할 내용

  • OpenThread CLI 바이너리 빌드 및 개발 보드에 플래시
  • Linux 머신과 개발 보드로 구성된 RCP 빌드
  • OpenThread Daemon 및 ot-ctl을 사용하여 RCP와 통신
  • GNU Screen 및 OpenThread CLI를 사용하여 수동으로 스레드 노드 관리
  • 스레드 네트워크에 기기 커밋 보호
  • IPv6 멀티캐스트 작동 방식
  • UDP를 사용하여 스레드 노드 간 메시지 전달

필요한 항목

하드웨어:

  • Nordic Semiconductor nRF52840 개발자 보드 3개
  • 보드 연결을 위한 USB-마이크로 USB 케이블 3개
  • USB 포트가 3개 이상인 Linux 시스템

소프트웨어:

  • GNU 툴체인
  • Nordic nRF5x 명령줄 도구
  • Segger J-Link 소프트웨어
  • OpenThread
  • Git

2. 시작하기

OpenThread 시뮬레이션

시작하기 전에 OpenThread 시뮬레이션 Codelab을 실행해 기본적인 Thread 개념과 OpenThread CLI를 숙지하는 것이 좋습니다.

직렬 포트 터미널

터미널을 통해 직렬 포트에 연결하는 방법을 잘 알고 있어야 합니다. 이 Codelab에서는 GNU Screen을 사용하고 사용 개요를 제공하지만 다른 터미널 소프트웨어를 사용할 수도 있습니다.

Linux 시스템

이 Codelab은 i386 또는 x86 기반 Linux 머신을 사용하여 RCP (무선 공동 프로세서) 스레드 기기의 호스트 역할을 하고 모든 스레드 개발 보드를 플래시하도록 설계되었습니다. 모든 단계는 Ubuntu 14.04.5 LTS (Trusty Tahr)에서 테스트되었습니다.

Nordic Semiconductor nRF52840 보드

이 Codelab에서는 nRF52840 PDK 보드 3개를 사용합니다.

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우리는 SEGGER J-Link를 사용하여 온보드 JTAG 모듈이 있는 nRF52840 보드를 프로그래밍합니다. Linux 머신에 설치합니다.

컴퓨터에 적합한 패키지를 다운로드하고 적절한 위치에 설치합니다. Linux에서는 /opt/SEGGER/JLink입니다.

nRF5x 명령줄 도구 설치

nRF5x 명령줄 도구를 사용하면 OpenThread 바이너리를 nRF52840 보드로 플래시할 수 있습니다. Linux 머신에 적절한 nRF5x-Command-Line-Tools-<OS> 빌드를 설치합니다.

추출한 패키지를 루트 폴더 ~/에 배치합니다.

ARM GNU 툴체인 설치

ARM GNU 툴체인은 빌드에 사용됩니다.

추출된 보관 파일은 Linux 시스템의 /opt/gnu-mcu-eclipse/arm-none-eabi-gcc/에 저장하는 것이 좋습니다. 설치 안내는 보관 파일 readme.txt 파일의 안내를 따르세요.

설치 화면 (선택사항)

화면은 직렬 포트로 연결된 기기에 액세스하는 간단한 도구입니다. 이 Codelab에서는 화면을 사용하지만 원하는 직렬 포트 터미널 애플리케이션을 사용해도 됩니다.

$ sudo apt-get install screen

3. 저장소 클론

OpenThread

OpenThread를 클론하고 설치합니다. script/bootstrap 명령어는 도구 모음이 설치되어 있고 환경이 올바르게 구성되었는지 확인합니다.

$ mkdir -p ~/src
$ cd ~/src
$ git clone --recursive https://github.com/openthread/openthread.git
$ cd openthread
$ ./script/bootstrap

OpenThread 데몬 빌드:

$ script/cmake-build posix -DOT_DAEMON=ON

이제 OpenThread를 빌드하고 nRF52840 보드에 플래시할 준비가 되었습니다.

4. RCP 연결기 설정

빌드 및 플래시

Joiner 및 네이티브 USB 기능을 사용하여 OpenThread nRF52840 예시를 빌드합니다. 기기에서 조이너 역할을 사용하여 스레드 네트워크에 안전하게 인증하고 의뢰합니다. 네이티브 USB를 사용하면 nRF52840과 호스트 간의 직렬 전송으로 USB CDC ACM을 사용할 수 있습니다.

항상 rm -rf build를 실행하여 항상 이전 빌드의 저장소를 정리합니다.

$ cd ~/src
$ git clone --recursive https://github.com/openthread/ot-nrf528xx.git
$ cd ot-nrf528xx
$ script/build nrf52840 USB_trans

OpenThread RCP 바이너리가 있는 디렉터리로 이동하여 16진수 형식으로 변환합니다.

$ cd ~/src/ot-nrf528xx/build/bin
$ arm-none-eabi-objcopy -O ihex ot-rcp ot-rcp.hex

USB 케이블을 nRF52840 보드의 외부 전원 핀 옆에 있는 마이크로 USB 디버그 포트에 연결한 다음 Linux 시스템에 연결합니다. nRF52840 보드의 nRF 전원 스위치를 VDD로 설정합니다. 올바르게 연결되면 LED5가 켜집니다.

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Linux 시스템에 연결된 첫 번째 보드인 경우 직렬 포트 /dev/ttyACM0으로 표시됩니다 (모든 nRF52840 보드는 직렬 포트 식별자에 ttyACM를 사용함).

$ ls /dev/ttyACM*
/dev/ttyACM0

RCP에 사용되는 nRF52840 보드의 일련번호를 확인하세요.

C00d519ebec7e5f0.jpeg

nRFx 명령줄 도구의 위치로 이동하여 보드의 일련번호를 사용하여 OpenThread RCP 16진수 파일을 nRF52840 보드에 플래시합니다. --verify 플래그를 생략하면 플래시 프로세스가 오류 없이 실패할 수 있음을 알리는 경고 메시지가 표시됩니다.

$ cd ~/nrfjprog/
$ ./nrfjprog -f nrf52 -s 683704924  --verify --chiperase --program \
       ~/src/ot-nrf528xx/build/bin/ot-rcp.hex --reset

성공하면 다음과 같은 출력이 생성됩니다.

Parsing hex file.
Erasing user available code and UICR flash areas.
Applying system reset.
Checking that the area to write is not protected.
Programing device.
Applying system reset.
Run.

나중에 보드 역할을 혼동하지 않도록 보드에 'RCP' 라벨을 지정합니다.

네이티브 USB에 연결

OpenThread RCP 빌드는 네이티브 USB CDC ACM을 직렬 전송으로 사용하기 때문에 nRF52840 보드의 nRF USB 포트를 사용하여 RCP 호스트 (Linux 머신)와 통신해야 합니다.

플래시된 nRF52840 보드의 디버그 포트에서 USB 케이블의 마이크로 USB 끝을 분리한 다음 RESET 버튼 옆에 있는 마이크로 USB nRF USB 포트에 다시 연결합니다. nRF 전원 스위치를 USB로 설정합니다.

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OpenThread Daemon 시작

RCP 설계에서 OpenThread Daemon을 사용하여 스레드 기기와 통신하고 스레드 기기를 관리합니다. 로그 출력을 확인하고 실행 중인지 확인하려면 -v 상세 플래그로 ot-daemon를 시작합니다.

$ cd ~/src/openthread
$ sudo ./build/posix/src/posix/ot-daemon -v \
    'spinel+hdlc+uart:///dev/ttyACM0?uart-baudrate=115200'

성공하면 상세 출력 모드의 ot-daemon가 다음과 비슷한 출력을 생성합니다.

ot-daemon[12463]: Running OPENTHREAD/thread-reference-20200818-1938-g0f10480ed; POSIX; Aug 30 2022 10:55:05
ot-daemon[12463]: Thread version: 4
ot-daemon[12463]: Thread interface: wpan0
ot-daemon[12463]: RCP version: OPENTHREAD/thread-reference-20200818-1938-g0f10480ed; SIMULATION; Aug 30 2022 10:54:10

ot-daemon의 로그를 볼 수 있도록 이 터미널 창을 열어 둡니다.

ot-ctl를 사용하여 RCP 노드와 통신합니다. ot-ctl는 OpenThread CLI 앱과 동일한 CLI를 사용합니다. 따라서 다른 시뮬레이션된 Thread 기기와 동일한 방식으로 ot-daemon 노드를 제어할 수 있습니다.

두 번째 터미널 창에서 ot-ctl를 시작합니다.

$ sudo ./build/posix/src/posix/ot-ctl
>

ot-daemon로 시작한 노드 2 (RCP 노드)의 state를 확인합니다.

> state
disabled
Done

5. FTD 설정

이 Codelab에서 사용되는 다른 두 스레드 노드는 표준 단일 칩 시스템 (SoC) 설계의 풀 스레드 기기 (FTD)입니다. 프로덕션 설정에서는 프로덕션 등급 네트워크 인터페이스 드라이버인 wpantund를 사용하여 OpenThread NCP 인스턴스를 제어할 수 있지만, 이 Codelab에서는 OpenThread CLI인 ot-ctl를 사용합니다.

기기 한 대에서 감독 기능을 하면서 기기를 네트워크에 인증하고 안전하게 의뢰합니다. 다른 기기는 감독자가 Thread 네트워크에 인증할 수 있는 조이너 역할을 합니다.

빌드 및 플래시

수수료 및 조인러 역할이 사용 설정된 nRF52840 플랫폼의 OpenThread FTD 예시를 빌드합니다.

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

OpenThread 전체 스레드 기기 (FTD) CLI 바이너리가 있는 디렉터리로 이동하여 16진수 형식으로 변환합니다.

$ cd ~/src/ot-nrf528xx/build/bin
$ arm-none-eabi-objcopy -O ihex ot-cli-ftd ot-cli-ftd.hex

USB 케이블을 nRF52840 보드의 외부 전원 핀 옆에 있는 마이크로 USB 포트에 연결한 다음 Linux 시스템에 연결합니다. RCP가 여전히 Linux 머신에 연결되어 있는 경우 새 보드는 직렬 포트 /dev/ttyACM1으로 표시되어야 합니다 (모든 nRF52840 보드는 직렬 포트 식별자에 ttyACM를 사용함).

$ ls /dev/ttyACM*
/dev/ttyACM0  /dev/ttyACM1

앞에서와 같이 FTD에 사용되는 nRF52840 보드의 일련번호를 확인합니다.

C00d519ebec7e5f0.jpeg

nRFx 명령줄 도구 위치로 이동하고 보드의 일련번호를 사용하여 OpenThread CLI FTD 16진수 파일을 nRF52840 보드에 플래시합니다.

$ cd ~/nrfjprog/
$ ./nrfjprog -f nrf52 -s 683704924 --verify --chiperase --program \
       ~/src/ot-nrf528xx/build/bin/ot-cli-ftd.hex --reset

보드에 'Commissioner'라고 라벨을 지정합니다.

네이티브 USB에 연결

OpenThread FTD 빌드는 네이티브 USB CDC ACM을 직렬 전송으로 사용 설정하므로 nRF52840 보드의 nRF USB 포트를 사용하여 RCP 호스트 (Linux 머신)와 통신해야 합니다.

플래시된 nRF52840 보드의 디버그 포트에서 USB 케이블의 마이크로 USB 끝을 분리한 다음 RESET 버튼 옆에 있는 마이크로 USB nRF USB 포트에 다시 연결합니다. nRF 전원 스위치를 USB로 설정합니다.

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빌드 확인

터미널 창에서 GNU Screen을 사용하여 OpenThread CLI에 액세스하여 빌드가 성공했는지 확인합니다. nRF52840 보드는 115200의 전달 속도를 사용합니다.

$ screen /dev/ttyACM1 115200

새 창에서 키보드에서 Return 키를 몇 번 눌러 OpenThread CLI > 메시지를 표시합니다. IPv6 인터페이스를 불러와서 주소를 확인합니다.

> ifconfig up
Done
> ipaddr
fe80:0:0:0:1cd6:87a9:cb9d:4b1d
Done

Ctrl+a → 사용하기

d: FTD Commissioner CLI 화면을 분리하고 Linux 터미널로 돌아가 다음 보드를 플래시합니다. 언제든지 CLI를 다시 입력하려면 명령줄에서 screen -r를 사용합니다. 사용 가능한 화면 목록을 보려면 screen -ls를 사용합니다.

$ screen -ls
There is a screen on:
        74182.ttys000.mylinuxmachine        (Detached)
1 Socket in /tmp/uscreens/S-username.

FTD Joiner 설정

위의 프로세스를 반복하여 기존 ot-cli-ftd.hex 빌드를 사용하여 세 번째 nRF52840 보드를 플래시합니다. 완료하면 nRF USB 포트를 사용하여 보드를 PC에 다시 연결하고 nRF 전원 스위치를 VDD로 설정합니다.

이 세 번째 보드가 연결될 때 다른 두 노드가 Linux 머신에 연결되면 직렬 포트 /dev/ttyACM2로 표시됩니다.

$ ls /dev/ttyACM*
/dev/ttyACM0  /dev/ttyACM1  /dev/ttyACM2

보드에 'Joiner'라고 라벨을 지정합니다.

Screen을 사용하여 확인할 때 명령줄에서 새 Screen 인스턴스를 만드는 대신 기존 인스턴스에 다시 연결하고 그 안에서 새 창을 만듭니다 (FTD Commissioner에서 사용한 창).

$ screen -r

Ctrl +a → c를 사용하여 화면 내에 새 창을 만듭니다.

새 명령줄 프롬프트가 표시됩니다. FTD Joiner의 OpenThread CLI에 액세스합니다.

$ screen /dev/ttyACM2 115200

이 새 창에서 키보드의 Return 키를 몇 번 눌러 OpenThread CLI > 메시지를 표시합니다. IPv6 인터페이스를 불러와서 주소를 확인합니다.

> ifconfig up
Done
> ipaddr
fe80:0:0:0:6c1e:87a2:df05:c240
Done

이제 FTD Joiner CLI가 FTD Commissioner와 동일한 화면에 있으므로 Ctrl+a → n를 사용하여 전환할 수 있습니다.

Ctrl+a → 사용하기

d 언제든지 화면에서 나갈 수 있습니다.

6. 터미널 창 설정

앞으로는 스레드 기기 간에 자주 전환하게 되므로 모두 라이브 상태이며 쉽게 액세스할 수 있는지 확인하세요. 지금까지는 두 개의 FTD에 액세스하기 위해 Screen을 사용하고 있으며, 이 도구는 동일한 터미널 창에서도 화면 분할을 허용합니다. 이를 통해 한 노드가 다른 노드에서 실행된 명령어에 어떻게 반응하는지 확인할 수 있습니다.

바로 사용 가능한 창이 4개 있는 것이 좋습니다.

  1. ot-daemon 서비스 / 로그
  2. ot-ctl를 통한 RCP Joiner
  3. OpenThread CLI를 통한 FTD 수수료
  4. OpenThread CLI를 통한 FTD Joiner

자체 터미널 / 직렬 포트 구성 또는 도구를 사용하려면 다음 단계로 건너뛰어도 됩니다. 모든 기기에 가장 적합한 방식으로 터미널 창을 구성합니다.

화면 사용

사용하기 쉽도록 화면 세션을 하나만 시작합니다. 두 FTD를 설정할 때 이미 하나 있어야 합니다.

Screen 내의 모든 명령어는 Ctrl+a로 시작합니다.

기본 화면 명령어:

명령줄에서 화면 세션에 다시 연결

screen -r

화면 세션 나가기

Ctrl+a → d

화면 세션 내에 새 창 만들기

Ctrl+a → c

동일한 화면 세션에서 창 간에 전환합니다.

Ctrl+a → n (앞으로)Ctrl+a → p (뒤로)

화면 세션에서 현재 창 종료

Ctrl+a → k

화면 분할

Screen을 사용하면 터미널을 여러 창으로 분할할 수 있습니다.

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screen의 명령어에는 Ctrl+a를 사용하여 액세스할 수 있습니다. 모든 명령어는 이 액세스 키 조합으로 시작해야 합니다.

Codelab을 정확하게 따랐다면 동일한 화면 인스턴스에 두 개의 창 (FTD Commissioner, FTD Joiner)이 있어야 합니다. 두 세션 간에 화면을 분할하려면 먼저 기존 화면 세션을 입력합니다.

$ screen -r

FTD 기기 중 하나를 사용해야 합니다. 화면에서 다음 단계를 따르세요.

  1. 창을 가로로 분할하려면 Ctrl+a → S
  2. Ctrl+a → Tab 키를 눌러 커서를 새 빈 창으로 이동
  3. 새 창을 다음 창으로 전환하려면 Ctrl +a → n
  4. 상단 창과 같은 경우 Ctrl+a → n를 다시 눌러 다른 FTD 기기를 봅니다.

이제 둘 다 표시됩니다. Ctrl+a → Tab를 사용하여 전환합니다. 혼동을 피하려면 각 창의 제목을 Ctrl+a → A로 변경하는 것이 좋습니다.

고급 사용

화면을 사분면으로 더 분할하여 ot-daemon 로그와 RCP Joiner ot-ctl를 보려면 이러한 서비스가 동일한 Screen 인스턴스 내에서 시작되어야 합니다. 이렇게 하려면 ot-daemon를 중지하고 ot-ctl를 종료한 후 새 화면 창 (Ctrl+a → c) 내에서 다시 시작하세요.

이 설정은 필수가 아니며 사용자를 위한 연습으로 남겨 둡니다.

다음 명령어를 사용하여 창을 분할하고 탐색합니다.

새 창 만들기

Ctrl+a → c

창을 세로로 분할

Ctrl+a →

창을 가로로 분할

Ctrl+a → S

다음 표시된 창으로 이동

Ctrl+a → Tab

표시된 창을 앞 또는 뒤로 전환

Ctrl+a → n 또는 p

현재 창 이름 바꾸기

Ctrl+a → A

언제든지 Ctrl+a → d를 사용하여 화면을 닫고 명령줄에서 screen -r로 다시 첨부합니다.

화면에 관한 자세한 내용은 GNU 화면 빠른 참조를 확인하세요.

7. 스레드 네트워크 만들기

이제 모든 터미널 창과 화면이 구성되었으므로 스레드 네트워크를 만들어 보겠습니다. FTD Commissioner에서 새 운영 데이터 세트를 만들고 활성 데이터 세트로 커밋합니다. 운영 데이터 세트는 생성 중인 스레드 네트워크의 구성입니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> dataset init new
Done
> dataset
Active Timestamp: 1
Channel: 11
Channel Mask: 07fff800
Ext PAN ID: c0de7ab5c0de7ab5
Mesh Local Prefix: fdc0:de7a:b5c0/64
Network Key: 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de
Network Name: OpenThread-c0de
PAN ID: 0xc0de
PSKc: ebb4f2f8a68026fc55bcf3d7be3e6fe4
Security Policy: 0, onrcb
Done

나중에 사용할 네트워크 키 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de를 기록해 둡니다.

이 데이터 세트를 활성 데이터 세트로 커밋합니다.

> dataset commit active
Done

IPv6 인터페이스를 불러옵니다.

> ifconfig up
Done

스레드 프로토콜 작업을 시작합니다.

> thread start
Done

잠시 후 기기 상태를 확인합니다. 리더가 되어야 합니다. 나중에 참조할 수 있도록 RLOC16도 다운로드하세요.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> state
leader
Done
> rloc16
0c00
Done

기기의 IPv6 주소를 확인합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> ipaddr
fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:fc00        # Leader Anycast Locator (ALOC)
fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:c00         # Routing Locator (RLOC)
fdc0:de7a:b5c0:0:6394:5a75:a1ad:e5a    # Mesh-Local EID (ML-EID)
fe80:0:0:0:1cd6:87a9:cb9d:4b1d         # Link-Local Address (LLA)

이제 다른 스레드 기기에서 스캔하면 'Codelab' 네트워크가 표시됩니다.

RCP Joinerot-ctl에서 다음을 실행합니다.

## RCP Joiner ##
----------------

> scan
| PAN  | MAC Address      | Ch | dBm | LQI |
+------+------------------+----+-----+-----+
| c0de | 1ed687a9cb9d4b1d | 11 | -36 | 232 |

FTD Joiner의 OpenThread CLI에서:

## FTD Joiner ##
----------------

> scan
| PAN  | MAC Address      | Ch | dBm | LQI |
+------+------------------+----+-----+-----+
| c0de | 1ed687a9cb9d4b1d | 11 | -38 | 229 |

목록에 'Codelab' 네트워크가 표시되지 않으면 다시 검색해 보세요.

8. RCP 연결자 추가

스레드 수수료는 네트워크에서 활성화되어 있지 않습니다. 즉, 대역 외 수수료 프로세스를 사용하여 방금 만든 스레드 네트워크에 RCP 조인터를 추가해야 합니다.

FTD 위원회에서 네트워크 키(예: 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de)를 기록했습니다. 네트워크 키를 다시 조회해야 하는 경우 FTD Commissioner에서 다음 명령어를 실행합니다.

## FTD Commissioner ##

> dataset networkkey
1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de
Done

그런 다음 RCP Joiner에서 활성 데이터 세트 네트워크 키를 FTD Commissioner Network 키로 설정합니다.

## RCP Joiner ##
----------------

> dataset networkkey 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de
Done
> dataset commit active
Done

데이터 세트가 올바르게 설정되었는지 확인합니다.

## RCP Joiner ##
----------------

> dataset
Network Key: 1234c0de7ab51234c0de7ab51234c0de

RCP 연결기가 'Codelab' 네트워크에 연결되도록 스레드를 불러옵니다. 몇 초 동안 기다렸다가 주 RLOC16 및 IPv6 주소를 확인합니다.

## RCP Joiner ##
----------------

> ifconfig up
Done
> thread start
Done
> state
child
Done
> rloc16
0c01
Done
> ipaddr
fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:0c01         # Routing Locator (RLOC)
fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f    # Mesh-Local EID (ML-EID)
fe80:0:0:0:18e5:29b3:a638:943b          # Link-Local Address (LLA)
Done

나중에 사용할 메시-로컬 IPv6 주소 (여기에서 fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f)를 기록해 둡니다.

FTD Commissioner로 돌아가서 라우터와 하위 테이블을 확인하여 두 기기가 모두 동일한 네트워크에 속하는지 확인합니다. RLOC16을 사용하여 RCP 연결자를 식별합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> router table
| ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC     |
+----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+
|  3 | 0x0c00 |        3 |         0 |     0 |      0 |  35 | 1ed687a9cb9d4b1d |

Done
> child table
| ID  | RLOC16 | Timeout    | Age        | LQ In | C_VN |R|S|D|VER| Extended MAC     |
+-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+---+------------------+
|   1 | 0x0c01 |        240 |         25 |     3 |   89 |1|1|1|  2| 1ae529b3a638943b |
Done

RCP Joiner의 메시 로컬 주소 (RCP Joiner의 ipaddr 출력에서 얻은 Mesh-Local 주소)를 핑하여 연결을 확인합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> ping fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f
> 8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f: icmp_seq=1 hlim=64 time=40ms

이제 이 토폴로지 다이어그램에 표시된 것처럼 두 노드로 구성된 스레드 네트워크가 있습니다.

otcodelab_top01C_2nodes.png

토폴로지 다이어그램

Codelab의 나머지 부분을 진행하면서 네트워크 상태가 변경될 때마다 새 스레드 토폴로지 다이어그램이 표시됩니다. 노드 역할은 다음과 같이 표시됩니다.

B75a527be4563215.png

라우터는 항상 오각형이고 최종 기기는 항상 원형입니다. 각 노드의 번호는 각 노드의 현재 역할 및 상태에 따라 CLI 출력에 표시되는 라우터 ID 또는 하위 ID를 나타냅니다.

9. FTD 연결 요청

이제 세 번째 스레드 기기를 'Codelab' 네트워크에 추가해 보겠습니다. 이번에는 더 안전한 대역 내 수수료 프로세스를 사용하고 FTD 조인러만 참여하도록 합니다.

FTD Joiner에서 FTD Commissioner가 식별할 수 있도록 eui64를 가져옵니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> eui64
2f57d222545271f1
Done

FTD Commissioner에서 감독자를 시작하고 조인할 수 있는 사용자 인증 정보와 함께 조인할 수 있는 기기의 eui64(예: J01NME)를 지정합니다. Joiner Credential은 모든 영숫자 문자 (0~9 및 A-Y이며 가독성을 위해 I, O, Q, Z는 제외)로 구성된 기기별 문자열입니다. 길이는 6~32자입니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> commissioner start
Done
> commissioner joiner add 2f57d222545271f1 J01NME
Done

FTD Joiner로 전환합니다. 방금 FTD Commissioner에 설정한 Joiner Credential로 가입자 역할을 시작합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> ifconfig up
Done
> joiner start J01NME
Done

약 1분 이내에 인증 성공을 확인하는 메시지가 표시됩니다.

## FTD Joiner ##
----------------

>
Join success

FTD Joiner가 'Codelab' 네트워크에 조인하도록 즉시 스레드를 불러와 상태와 RLOC16을 즉시 확인합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> thread start
Done
> state
child
Done
> rloc16
0c02
Done

기기의 IPv6 주소를 확인합니다. ALOC는 없습니다. 이는 기기가 리더가 아니며 ALOC가 필요한 Anycast 관련 역할도 없기 때문입니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> ipaddr
fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:c02         # Routing Locator (RLOC)
fdc0:de7a:b5c0:0:3e2e:66e:9d41:ebcd    # Mesh-Local EID (ML-EID)
fe80:0:0:0:e4cd:d2d9:3249:a243         # Link-Local Address (LLA)

즉시 FTD Commissioner로 전환하고 라우터 및 하위 테이블을 확인하여 3대의 기기가 'Codelab' 네트워크에 존재하는지 확인합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> router table
| ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC     |
+----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+
|  3 | 0x0c00 |        3 |         0 |     0 |      0 |  50 | 1ed687a9cb9d4b1d |

> child table
| ID  | RLOC16 | Timeout    | Age        | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC     |
+-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+
|   1 | 0x0c01 |        240 |         25 |     3 |   89 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b |
|   2 | 0x0c02 |        240 |         15 |     3 |   44 |1|1|1|1| e6cdd2d93249a243 |
Done

FTD Joiner는 RLOC16에 따라 최종 기기 (하위)로서 네트워크에 연결되었습니다. 업데이트된 토폴로지는 다음과 같습니다.

otcodelab_top01C_ed01.png

10. 대화목록 작동 중

이 Codelab의 스레드 기기는 라우터 사용 가능 최종 기기 (REED)라고 하는 특정 종류의 풀 스레드 기기 (FTD)입니다. 즉, 라우터 또는 최종 기기로 작동할 수 있고 최종 기기에서 라우터로 자신을 승격할 수 있습니다.

스레드는 최대 32개의 라우터를 지원할 수 있지만 16~23개 사이의 라우터 수를 유지하려고 합니다. REED가 최종 기기 (하위)로 연결되고 라우터 수가 16개 미만이면 임의 기간인 2분 이내에 자동으로 라우터로 승격됩니다.

FTD Joiner를 추가한 후 스레드 네트워크에 두 개의 하위 항목이 있었다면 2분 이상 기다린 후 FTD Commissioner에서 라우터 및 하위 표를 다시 확인합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> router table
| ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC     |
+----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+
|  3 | 0x0c00 |        3 |         0 |     0 |      0 |  50 | 1ed687a9cb9d4b1d |
| 46 | 0xb800 |       63 |         0 |     3 |      3 |   1 | e6cdd2d93249a243 |

> child table
| ID  | RLOC16 | Timeout    | Age        | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC     |
+-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+
|   1 | 0x0c01 |        240 |         61 |     3 |   89 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b |
Done

FTD Joiner (Extended MAC = e6cdd2d93249a243)가 라우터로 승격되었습니다. RLOC16은 다릅니다 (0c02 대신 b800). 이는 RLOC16이 기기의 라우터 ID와 하위 ID를 기반으로 하기 때문입니다. 최종 기기에서 라우터로 전환하면 라우터 ID와 하위 ID 값이 변경되고 RLOC16도 변경됩니다.

otcodelab_top01C.png

FTD Joiner에서 새로운 상태와 RLOC16을 확인합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> state
router
Done
> rloc16
b800
Done

FTD 연결자 다운그레이드

라우터에서 최종 기기로 FTD Joiner를 수동으로 다운그레이드하여 이 동작을 테스트할 수 있습니다. 상태를 하위로 변경하고 RLOC16을 확인합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> state child
Done
> rloc16
0c03
Done

otcodelab_top01C_ed02.png

다시 FTD Commissioner로 돌아가면 FTD Joiner가 하위 표 (ID = 3)에 표시됩니다. 전환이 진행되는 동안 두 가지 모두에 있을 수도 있습니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> router table
| ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC     |
+----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+
|  3 | 0x0c00 |        3 |         0 |     0 |      0 |  50 | 1ed687a9cb9d4b1d |
| 46 | 0xb800 |       63 |         0 |     3 |      3 |   1 | e6cdd2d93249a243 |

> child table
| ID  | RLOC16 | Timeout    | Age        | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC     |
+-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+
|   1 | 0x0c01 |        240 |         61 |     3 |   89 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b |
|   3 | 0x0c03 |        240 |         16 |     3 |   94 |1|1|1|1| e6cdd2d93249a243 |
Done

잠시 후 RLOC가 b800인 라우터로 다시 전환됩니다.

otcodelab_top01C.png

리더 삭제

리더는 모든 스레드 라우터 중에서 자체 선택됩니다. 즉, 현재 리더가 스레드 네트워크에서 삭제되면 다른 라우터 중 하나가 새 리더가 됩니다.

FTD Commissioner에서 Thread를 종료하여 Thread 네트워크에서 삭제합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> thread stop
Done
> ifconfig down
Done

2분 이내에 FTD Joiner가 새 Thread 리더가 됩니다. FTD Joiner의 상태 및 IPv6 주소를 확인하여 다음을 확인합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> state
leader
Done
> ipaddr
fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:fc00       # Now it has the Leader ALOC!
fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:b800
fdc0:de7a:b5c0:0:3e2e:66e:9d41:ebcd
fe80:0:0:0:e4cd:d2d9:3249:a243
Done

otcodelab_top02C_01.png

하위 표를 확인합니다. 새로운 RLOC16이 있습니다. 이 ID는 RCP 연결자이며 ID 및 확장 MAC로 표시되어 있습니다. 스레드 네트워크를 함께 유지하기 위해 FTD 커미셔너에서 FTD Joiner로 상위 라우터를 전환했습니다. 이 경우 라우터 ID가 3에서 46으로 변경되었으므로 RCP Joiner에 대한 새로운 RLOC16이 발생합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> child table
| ID  | RLOC16 | Timeout    | Age        | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC     |
+-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+
|   1 | 0xb801 |        240 |         27 |     3 |  145 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b |
Done

하위 파일로 FTD Joiner에 RCP Joiner가 연결될 때까지 몇 분 정도 기다려야 할 수 있습니다. 주 및 RLOC16에서 다음 사항을 확인하세요.

## RCP Joiner ##
--------------

> state
child
> rloc16
b801

FTD 감독관 다시 연결하기

노드가 두 개인 스레드 네트워크는 그다지 재미가 없습니다. FTD 감독관을 온라인으로 되돌려 보겠습니다.

FTD Commissioner에서 Thread를 다시 시작합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> ifconfig up
Done
> thread start
Done

2분 내에 'Codelab' 네트워크에 자동으로 최종 기기로 다시 연결되고 라우터로 승격됩니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> state
router
Done

FTD Joiner에서 라우터와 하위 테이블을 점검하여 다음을 확인하세요.

## FTD Joiner ##
----------------

> router table
| ID | RLOC16 | Next Hop | Path Cost | LQ In | LQ Out | Age | Extended MAC     |
+----+--------+----------+-----------+-------+--------+-----+------------------+
|  3 | 0x0c00 |       63 |         0 |     3 |      3 |   0 | 1ed687a9cb9d4b1d |
| 46 | 0xb800 |       46 |         0 |     0 |      0 |  15 | e6cdd2d93249a243 |

> child table
| ID  | RLOC16 | Timeout    | Age        | LQ In | C_VN |R|S|D|N| Extended MAC     |
+-----+--------+------------+------------+-------+------+-+-+-+-+------------------+
|   1 | 0xb801 |        240 |        184 |     3 |  145 |1|1|1|1| 1ae529b3a638943b |
Done

otcodelab_top02C_02.png

스레드 네트워크는 다시 노드 3개로 구성됩니다.

11. 문제 해결

서로 다른 터미널 또는 화면 창에서 여러 기기가 포함된 스레드 네트워크를 관리하는 것은 복잡할 수 있습니다. 문제가 발생할 경우 다음 도움말을 사용하여 네트워크 또는 작업공간의 상태를 '재설정'하세요.

화면

화면 (또는 화면 내 화면)이 너무 많아서 길을 잃은 경우, Ctrl+a → k를 사용하여 '화면 창'을 종료하고 존재하지 않는 경우 screen -ls 명령줄 출력 No Sockets found으로 이동합니다. 그런 다음 각 기기의 화면 창을 다시 만듭니다. 화면이 종료되더라도 기기 상태는 유지됩니다.

스레드 노드

스레드 네트워크 토폴로지가 이 Codelab에 설명된 것과 다르거나 노드를 구동하는 Linux 머신이 절전 모드로 전환되었기 때문에 노드가 어떤 이유로 연결 해제되는 경우, 스레드를 종료하고 네트워크 사용자 인증 정보를 삭제한 다음 스레드 네트워크 만들기 단계에서 다시 시작하는 것이 가장 좋습니다.

FTD를 재설정하려면 다음 단계를 따르세요.

## FTD Commissioner or FTD Joiner ##
------------------------------------

> thread stop
Done
> ifconfig down
Done
> factoryreset
Done

RCP는 ot-ctl를 통해 동일한 방식으로 재설정할 수 있습니다.

## RCP Joiner ##
----------------

> thread stop
Done
> ifconfig down
Done
> factoryreset
Done

12. 멀티캐스트 사용

멀티캐스트는 기기 그룹에 정보를 한 번에 통신하는 데 사용됩니다. 스레드 네트워크에서 특정 주소는 범위에 따라 다양한 기기 그룹에서 멀티캐스트 사용을 위해 예약됩니다.

IPv6 주소

범위

수신 위치:

ff02::1

로컬 연결

모든 FTD 및 MED

ff02::2

로컬 연결

모든 FTD 및 보더 라우터

ff03::1

메시-로컬

모든 FTD 및 MED

ff03::2

메시-로컬

모든 FTD 및 보더 라우터

이 Codelab에서는 보더 라우터를 사용하지 않으므로 두 FTD 및 MED 멀티캐스트 주소에 중점을 두겠습니다.

링크-로컬 범위는 단일 무선 전송 또는 단일 '홉'으로 연결할 수 있는 모든 스레드 인터페이스로 구성됩니다. 네트워크 토폴로지는 ff02::1 멀티캐스트 주소 핑에 응답하는 기기를 지정합니다.

FTD Commissioner에서 ff02::1를 핑합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> ping ff02::1
> 8 bytes from fe80:0:0:0:e4cd:d2d9:3249:a243: icmp_seq=2 hlim=64 time=9ms

네트워크에 다른 기기 2개 (FTD Joiner 및 RCP Joiner)가 있지만 FTD 커미셔너는 FTD Joiner의 Link-Local Address (LLA)로부터 하나의 응답만 받았습니다. 이는 FTD 가입자가 단일 홉으로 도달할 수 있는 유일한 기기는 FTD Joiner입니다.

otcodelab_top02C_02_LL.png

이제 FTD Joiner에서 ff02::1를 핑합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> ping ff02::1
> 8 bytes from fe80:0:0:0:1cd6:87a9:cb9d:4b1d: icmp_seq=1 hlim=64 time=11ms
8 bytes from fe80:0:0:0:18e5:29b3:a638:943b: icmp_seq=1 hlim=64 time=24ms

두 가지 응답이 있습니다. 다른 기기의 IPv6 주소를 확인하면 첫 번째 주소 (4b1d로 끝남)는 FTD 위원회의 LLA이고 두 번째 주소 (943b로 끝남)는 RCP Joiner의 LLA입니다.

otcodelab_top02C_02_LL02.png

즉, FTD Joiner는 FTD 감독자와 RCP Joiner에 직접 연결되어 Google 토폴로지를 확인합니다.

메시-로컬

메시-로컬 범위는 동일한 스레드 네트워크 내에서 연결할 수 있는 모든 스레드 인터페이스로 구성됩니다. ff03::1 멀티캐스트 주소 핑에 대한 응답을 확인해 보겠습니다.

FTD Commissioner에서 ff03::1를 핑합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> ping ff03::1
> 8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:b800: icmp_seq=3 hlim=64 time=9ms
8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f: icmp_seq=3 hlim=64 time=68ms

이번에는 FTD 커미셔너가 2개의 응답을 받았습니다. 그중 하나는 FTD Joiner의 라우팅 로케이터 (RLOC, b800으로 끝남)이고 다른 하나는 RCP Joiner의 Mesh-Local EID (ML-EID, d55f로 끝남)입니다. 메시 로컬 범위가 전체 스레드 네트워크로 구성되기 때문입니다. 기기가 어디에 있든 기기는 ff03::1 주소로 가입됩니다.

otcodelab_top02C_02_ML.png

FTD Joiner에서 ff03::1를 핑하여 동일한 동작을 확인합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> ping ff03::1
> 8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:c00: icmp_seq=2 hlim=64 time=11ms
8 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f: icmp_seq=2 hlim=64 time=23ms

otcodelab_top02C_02_LL02.png

두 핑 출력에서 RCP Joiner의 응답 시간을 확인합니다. RCP Joiner는 FTD Joiner에 도달할 때보다 훨씬 더 오래 걸렸으며 (68ms) FTD Joiner에 도달할 때보다 훨씬 더 오래 걸렸습니다 (23ms). FTD 커미셔너에 도달하는 데는 한 번의 홉에 비해 FTD 커미셔너에 도달하는 데는 두 번의 홉이 필요하기 때문입니다.

메시 로컬 멀티캐스트 핑이 RCP Joiner가 아닌 두 FTD에만 RLOC로 응답한다는 사실을 알 수 있습니다. FTD는 네트워크 내의 라우터이고 RCP는 최종 기기이기 때문입니다.

RCP Joiner에서 다음을 확인합니다.

## RCP Joiner ##
----------------

> state
child

13. UDP로 메시지 보내기

OpenThread가 제공하는 애플리케이션 서비스 중 하나는 전송 계층 프로토콜인 사용자 데이터그램 프로토콜 (UDP)입니다. OpenThread에 빌드된 애플리케이션은 UDP API를 사용하여 스레드 네트워크의 노드 간 또는 외부 네트워크 (스레드 네트워크에 보더 라우터가 있는 경우 인터넷)의 다른 기기로 메시지를 전달할 수 있습니다.

UDP 소켓은 OpenThread CLI를 통해 노출됩니다. 이를 사용하여 두 FTD 간에 메시지를 전달해 보겠습니다.

FTD Joiner의 Mesh-Local EID 주소를 가져옵니다. 이 주소는 스레드 네트워크 내에서 연결 가능합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> ipaddr
fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:fc00        # Leader Anycast Locator (ALOC)
fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:b800        # Routing Locator (RLOC)
fe80:0:0:0:e4cd:d2d9:3249:a243         # Link-Local Address (LLA)
fdc0:de7a:b5c0:0:3e2e:66e:9d41:ebcd    # Mesh-Local EID (ML-EID)
Done

UDP를 시작하고 모든 IPv6 주소의 소켓에 바인딩합니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> udp open
Done
> udp bind :: 1212

FTD Commissioner로 전환하고 UDP를 시작한 다음 ML-EID를 사용하여 FTD Joiner에 설정한 소켓에 연결합니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> udp open
Done
> udp connect fdc0:de7a:b5c0:0:3e2e:66e:9d41:ebcd 1212
Done

UDP 연결은 두 노드 간에 활성화되어 있어야 합니다. FTD 위원회에서 메시지를 보냅니다.

## FTD Commissioner ##
----------------------

> udp send hellothere
Done

FTD Joiner에서 UDP 메시지가 수신되었습니다.

## FTD Joiner ##
----------------

> 10 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:c00 49153 hellothere

14. 축하합니다.

실제 대화목록 네트워크를 만들었습니다.

B915c433e7027cc7.png

지금까지 배운 내용은 다음과 같습니다.

  • 스레드 기기 유형, 역할, 범위의 차이점
  • 스레드 기기가 네트워크 내에서 상태를 관리하는 방법
  • UDP를 사용하여 노드 간에 간단한 메시지를 전달하는 방법

다음 단계

이 Codelab을 기반으로 다음 실습을 시도해 보세요.

  • ot-cli-mtd 바이너리를 사용하여 FTD 연결자 보드를 다시 MTD로 다시 실행하고 라우터로 업그레이드되지 않거나 리더가 되는 것을 관찰합니다.
  • 네트워크에 더 많은 기기를 추가하고 (다른 플랫폼 시도) 라우터와 하위 테이블과 멀티캐스트 주소 핑을 사용하여 토폴로지를 스케치합니다.
  • pyspinel을 사용하여 NCP 제어
  • OpenThread Border Router를 사용하여 NCP를 Border Router로 변환하고 스레드 네트워크를 인터넷에 연결하세요.

추가 자료

openthread.ioGitHub에서 다음을 포함한 다양한 OpenThread 리소스를 확인해 보세요.

참조: