mDNS: заходим на плату по имени .local

Метеостанция в гараже жила без приключений два месяца: плата висела в WiFi, адрес 192.168.1.117 был в закладке браузера, а веб-страница из урока про мини-сервер открывалась с полтычка. Потом я перезапустил роутер — и закладка умерла. DHCP раздал адреса заново и выдал плате другой, 192.168.1.134; выяснить это можно было только заглянув в список клиентов роутера. С памятью на цифры у меня туго, а устройств с веб-мордой в квартире к тому моменту было четыре — вести табличку с адресами я отказался принципиально.

Выход, который всё починил, — mDNS: плата сама объявляет в локальной сети своё имя, и открываешь её не по адресу, а по имени вида esp32-garage.local. В этом уроке разберём, как работает этот опрос эфира, что нужно плате и роутеру, чтобы имя отвечало, кто из ваших устройств его поймёт, а кто нет, и почему MDNS.begin() зовут строго после подключения к сети. Плату в WiFi мы уже вводили в первом уроке раздела — здесь этот фундамент понадобится с первой же строки.

Обычный DNS — это справочник: браузер спрашивает у сервера, какой адрес скрывается за именем. mDNS устроен иначе и потому живёт только внутри локальной сети: запрос не уходит никуда за роутер, а рассылается всем устройствам сразу — multicast-пакетом на адрес 224.0.0.251, UDP-порт 5353. Вопрос звучит как «кто здесь esp32-garage.local?», и отвечает та плата, чьё имя совпало: она шлёт в тот же эфир свой IP. Сервера нет, настройки нет — говорящий сам себя называет, а слушающий запоминает.

Технология пришла из мира Apple, где зовётся Bonjour и встроена в macOS и iOS; на Linux её тянет демон Avahi. В Arduino-среде для ESP32 библиотека называется ESPmDNS и уже сидит в установленном пакете плат — докачивать ничего не нужно. Имя в begin пишут без суффикса: MDNS.begin("esp32-garage") — а .local библиотека допишет сама, потому что суффикс .local зарезервирован под mDNS и в обычном интернете таких адресов не бывает. На само имя есть ограничение: метка до 63 символов и без точек внутри — esp32-garage проходит, esp32.garage нет.

Выглядит обмен тривиально, и это стоит один раз прочувствовать. Плата с именем esp32-garage сама шлёт анонс в multicast-группу: «я здесь, у меня веб-сервер на 80-м». Ноутбук, который захотел открыть esp32-garage.local, спрашивает эфир, и один вопрос слышат все соседи сразу — отвечает тот, кого назвали. Поэтому mDNS не требует ни правки файла hosts, ни записи в роутере: всё держится на честном слове эфира, и ровно поэтому оно не переживает границы сети — пакеты на 224.0.0.251 маршрутизаторы наружу не выпускают. Отсюда же и обратная сторона: спрятать плату за mDNS-именем от соседей по сети нельзя — в вашей локалке её услышат все.

Три условия, при которых имя заработает. Первое: MDNS.begin() зовут после того, как плата подняла WiFi и получила адрес — объявлять имя в эфире до того, как ты вообще в сети, некому и нечем. Второе: все устройства в одной сети и в одном её сегменте: multicast-пакеты роутер за пределы сети не выпускает, поэтому .local из офиса к плате дома не долетит физически. Третье: сеть не гостевая — изоляция клиентов, о которой мы говорили в уроке про подключение к роутеру, режет и multicast: плата подключится, а имени услышать не даст никто, даже при верном коде.

Второй вызов после begin — MDNS.addService("http", "tcp", 80): плата не только отвечает на своё имя, но и рекламирует сервис — веб-сервер на порту 80. В списках сети на macOS появляется иконка с именем платы, клик — и страница открыта. Протокол и порт произвольные: так же объявляют MQTT-брокер на 1883 и другие службы — в разделе про MQTT плата и брокер ходят друг к другу уже без всяких адресов в скетче, если имена вписаны.

MDNS.begin() возвращает bool: если он false, имя отклонено — чаще всего это точка внутри имени, пустая строка или вызов до подключения к сети. Успешный begin открывает плату по имени, но без addService списки устройств будут молчать: на прямой вопрос по имени плата ответит и так, а в перечне сервисов сети появится только после рекламы.

Два приёма на каждый день. Имена давайте по месту: esp32-garage, esp32-kitchen, esp32-shkal — когда плат больше двух, одинаковые имена начинают спорить за эфир: mDNS допускает конфликт, при котором отвечают то одна плата, то другая, и отладка превращается в ловлю блох. Второй приём — MDNS.queryService("http", "tcp"): плата сама опрашивает сеть и печатает список соседей с их IP и портами. За минуту получаешь реестр всех плат в квартире прямо из монитора порта — без списка клиентов роутера и без таблички в блокноте, от которой я когда-то отказался.

Про кэш. Устройства помнят ответы mDNS порядка двух минут — стеки по умолчанию отдают записи с TTL 120 секунд. Поэтому после смены имени в скетче старое имя может отвечать ещё какое-то время из кэша компьютера, а новое — не подхватиться сразу: перезагрузите плату и дайте две-три минуты, эфир и кэш придут в согласие. Я однажды поменял имя и полчаса перешивал плату, будучи уверенным, что «не работает», — хотя исправно работал кэш моего же ноутбука.

Журнал ниже — модель, и она честно это признаёт: строку «кто здесь esp32-garage.local?» на реальной плате печатает не скетч, а стек mDNS, когда кто-то в сети спрашивает. Смысл модели в другом: вход в сеть, адрес, имя и регулярность объявы — всё, за что отвечает скетч, здесь настоящее, и порядок строк тот же, что вы увидите в мониторе порта на живой плате.

MDNS.queryService("http", "tcp") в реальности печатает табличку вида «esp32-garage: 192.168.1.117:80» — по строке на каждую плату с рекламой http. Я вешаю этот вызов раз в минуту в отладочном скетче и за неделю собрал карту всех устройств в доме: роутер при этом знать ничего не знает, потому что спрашивают не он, а сами платы.

С именем вместо адреса раздел открывается заново: сервер из урока про мини-веб-сервер теперь живёт на esp32-garage.local, и адрес перестал быть тайной, которую нужно перепроверять после каждого перезапуска роутера. Если хочется, чтобы плата и сама находила соседей, — MDNS.queryService() из экспериментов собирает реестр устройств прямо в Serial.

Дальше по маршруту раздела — две темы, которым имя тоже пригождается. NTP-клиент: научим плату брать точное время из интернета, чтобы расписание не сбивалось от перезагрузки. А HTTPS: как ходить на настоящие API с сертификатами и заодно понять, что именно отключает setInsecure(), который вы наверняка уже копировали со StackOverflow.