IPv6-Labor

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====== Workshop: Erstellung eines einfachen UDP Service mit Contiki ======

==== 1. Installation der Entwicklungsumgebung: Instant Contiki ====

   * Die Installation von [[http://www.contiki-os.org/start.html|Instant Contiki]] benötigt [[http://www.vmware.com/go/downloadplayer/|VMWare Player]], oder [[https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads|Virtualbox]]
   * Anmeldung an //Instant Contiki// mit dem Passwort: ''user''
   * Die folgende Beschreibung bezieht sich immer auf das Quellcode-Verzeichnis: ''/home/user/contiki-3.0/''

==== 2. Anpassungen des Quellcodes ====
Im Workshop werden Contiki-Anwendungen direkt in //Instant Contiki// auf dem Entwicklungsrechner ausgeführt. Dazu müssen einige Veränderungen an Quellcode-Dateien vorgenommen werden. Im ersten Schritt wird die Anwendung für IPv4 erstellt. Die Anpassung für IPv6, sowie die Kompilierung für weitere Hardwareplattformen (Mikrocontrollerboards) ist später möglich. 


=== 2.1 Erstellen eines neuen Projekt-Verzeichnisses ===
  - Erstellen Sie das Verzeichnis: ''/home/user/contiki-3.0/examples/simpleUDP''

=== 2.2 Erstellen des Makefiles ===

Für das Projekt werden eine C-Datei und ein Makefile benötigt.
  - Erstellen Sie folgendes ''Makefile'' im Verzeichnis (für IPv4):

<code make>
CONTIKI_PROJECT = simpleUDP
all: $(CONTIKI_PROJECT)

WITH_UIP=1

CONTIKI = ../..
include $(CONTIKI)/Makefile.include
</code>

Für die Verwendung von IPv6 verwenden Sie das folgende Makefile:

<code make>
CONTIKI_PROJECT = simpleUDP
all: $(CONTIKI_PROJECT)

UIP_CONF_IPV6=1
UIP_CONF_RPL=0

CFLAGS += -DUIP_CONF_IPV6=1

CONTIKI = ../..
include $(CONTIKI)/Makefile.include
</code>

=== 2.3 Erstellen des Quellcodes ===

  - Erstellen Sie die C-Datei ''simpleUDP.c'':
<code c>
/**
 * \file
 *         A very simple Contiki UDP application
 * \author
 *         Thomas Scheffler, Sven Zehl
 */

#include "contiki.h"
#include "contiki-lib.h"
#include "contiki-net.h"
#include "net/ip/uip.h"
#include "net/netstack.h"
#include <stdio.h> /* For printf() */
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

#define UDP_IP_BUF ((struct uip_udpip_hdr *)&uip_buf[UIP_LLH_LEN])

/*---------------------------------------------------------------------------*/
PROCESS(simpleUDP_process, "Simple UDP process");
AUTOSTART_PROCESSES(&simpleUDP_process);
/*---------------------------------------------------------------------------*/
static struct uip_udp_conn *udpconn;
#define MAX_PAYLOAD_LEN 120


void bsp_udphandler(void)
{
  char buf[MAX_PAYLOAD_LEN];
  if(uip_newdata()) 
  {
    /*Zeige Benutzer den Inhalt der empfangenen Nachricht*/
    /*Setze letztes Byte zu Null, fuer String Ende*/
    ((char *)uip_appdata)[uip_datalen()] = 0;
    printf("Server received: %s\n", (char *)uip_appdata);
    
    /*Verwende die Quell- als Zieladresse fuer Antwort */
    uip_ipaddr_copy(&udpconn->ripaddr, &UDP_IP_BUF->srcipaddr);
    udpconn->rport = UDP_IP_BUF->srcport;
    
    /*Schreibe Antwort-Daten in Buffer*/
    sprintf(buf, "Hello from the server");
    
    /*Versende das Antwort-Packet*/
    uip_udp_packet_send(udpconn, buf, strlen(buf));
    
    /*Setze Adresse/Port in Verbindungsstruktur auf Null,*/
    /*um von jedem Absender Daten empfangen zu koennen*/
    memset(&udpconn->ripaddr, 0, sizeof(udpconn->ripaddr));
    udpconn->rport = 0;
  }
}

PROCESS_THREAD(simpleUDP_process, ev, data)
{
  PROCESS_BEGIN();

  printf("UDP Echo Server\n");

  /*Starte neue UDP Verbindung mit IP 0.0.0.0 und Port 0, */
  /* d.h. akzeptiere jede ankommende Verbindung*/
  udpconn = udp_new(NULL, UIP_HTONS(0), NULL); 
  
  /*Setze den Port auf dem gelauscht wird auf 49999*/
  /*HTONS() uebersetzt zur Network Byte Order*/
  udp_bind(udpconn, UIP_HTONS(49999)); 
  printf("listening on UDP port %u\n", UIP_HTONS(udpconn->lport));
  while(1) {
    /* Warte bis ein TCP/IP Event eintrifft */
    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(ev == tcpip_event);
    
    /*Rufe die Handler-Funktion auf*/
    bsp_udphandler();
  }
  
  PROCESS_END();
}
</code>



==== 3. Übersetzen des UDP Services ====

Im Anschluss kann der UDP Service mit Hilfe des Makefiles übersetzt werden:

<code bash>make TARGET=minimal-net</code>

Sollte es notwenig sein nachträglich Änderungen am Makefile durchzuführen (zum Beispiel 
um zwischen IPv4 und IPv6 zu wechseln), sollte das
Projekt vor der erneuten Übersetzung zurückgesetzt werden:

<code bash>make TARGET=minimal-net clean</code> 

==== 4. Ausführung des UDP-Service ====

Nach der erfolgreichen Übersetzung kann die Anwendung gestartet werden. Das muss
mit dem Befehl ''sudo'' erfolgen. Dazu muss evtl. das Passwort ''user'' erneut eingegeben
werden:

<code bash>sudo ./simpleUDP.minimal-net</code>

Contiki richtet jetzt ein neues Netzwerkinterface ''tap0'' ein und startet den UDP-Service.
Dabei werden die verwendeten Netzwerkeinstellungen angezeigt. 

Anschließend kann über ein zweites Terminalfenster des Entwicklungssystems auf den Contiki-Service zugegriffen
werden. 

==== 5. Interaktion mit dem UDP-Service ====

Starten Sie ein zweites Terminalfenster und testen Sie den Service

   - Pingen Sie den Contiki UDP-Service: <code bash>ping 172.18.0.2</code>
   - Senden Sie mit dem Programm ''netcat'' Daten an den Contiki UDP-Service: <code bash>netcat -u 172.18.0.2 49999</code> Beobachten Sie die Ausgabe des Services, sowie die vom Service gesendete Antwort. Sie sollten mit dem Service kommunizieren können. 

==== 6. Contiki UDP-Client ====

<code c>
/**
 * \file
 *         A very simple Contiki UDP Client
 * \author
 *         Thomas Scheffler
 */

#include "contiki.h"
#include "sys/ctimer.h"
#include "sys/etimer.h"
#include "net/ip/uip.h"
#include "net/ipv6/uip-ds6.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "simple-udp.h"
#define UDP_PORT 40000
#define SEND_INTERVAL           (10 * CLOCK_SECOND)

static struct simple_udp_connection client_connection;

/*---------------------------------------------------------------------------*/
PROCESS(client_example_process, "UDP client example process");
AUTOSTART_PROCESSES(&client_example_process);
/*---------------------------------------------------------------------------*/
static void
receiver(struct simple_udp_connection *c,
         const uip_ipaddr_t *sender_addr,
         uint16_t sender_port,
         const uip_ipaddr_t *receiver_addr,
         uint16_t receiver_port,
         const uint8_t *data,
         uint16_t datalen)
{
  printf("Data received on port %d from port %d with length %d\n",
         receiver_port, sender_port, datalen);
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
PROCESS_THREAD(client_example_process, ev, data)
{
  static struct etimer periodic_timer;
  uip_ipaddr_t addr;

  PROCESS_BEGIN();
  //ohne simple_udp_register funktioniert das Senden nicht!
  simple_udp_register(&client_connection, UDP_PORT,
                      NULL, UDP_PORT, receiver);

  etimer_set(&periodic_timer, SEND_INTERVAL);
  while(1) 
  {
    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&periodic_timer));
    etimer_reset(&periodic_timer);

    printf("Sending UDP-Packet\n");

    // senden auf die eigene Adresse 172.18.0.2 funktioniert bei
    // Instant-Contiki nicht: arp auf tun0-Interface?
    //uip_ipaddr(&addr, 172,18,0,1);
    uip_ipaddr(&addr, 127,0,0,1);
    simple_udp_sendto(&client_connection, "Test", 4, &addr);
  }
  PROCESS_END();
}
</code>