WM×LI: Raspberry Pi を 5.0GHz 無線アクセスポイント及びルーターにする

IPv4 over IPv6に対応させた記事に纏め直しています．こちらを参照ください．
WM×LI: Raspberry Pi を楽天ひかりのIPv4 over IPv6（DS-Lite・Xpass）に対応したルーターにする

【2020年7月24日追記】IPv6 に対応させました．
【2021年2月10日追記】DNS サーバも併用させました．

ようやく日本でも注文可能になったので早速，Raspberry Pi 4 を購入した．メモリ 4.0GB 搭載．Bluetooth 対応など，かなり機能が拡張されたが，個人的に熱いのは 5.0GHz帯の無線LANに対応したことだ．

今回はそのメリットを活かして，以前作成した無線LANルーターを 5.0GHz に対応させつつ，当時の欠点の克服，さらに今までに獲得したノウハウも詰め込んでいく．

一方，残念なことに5.0GHzの無線LAN に非対応の機器も僅かながら稼働中のため，USBドングルで拡張させ，2.4GHz の無線LAN も同時に動かす．

まず以前作成したルーターについては，下記の記事に残してある．
WM×LI: Raspberry Pi をルーター＆無線LANルーター化する

このときは，eth0（WAN側の有線），eth1（LAN側の有線），wlan0（LAN側の無線）をすべて別セグメントに設定していたが，LAN側の有線と無線は同じセグメントにしたほうが便利なことが多い．長らくその手法がわからなかったが，ひょんなことから作成したラズパイのスイッチングハブ（下記，記事参照）を応用すれば，簡単に作れることがわかった．
WM×LI: Rapberry Pi をスイッチングハブ化する【bridge-utils】

また，起動時の設定で cron の @reboot を使用していたが，/etc/rc.local に記述するほうが簡単なのでそちらを採用する．

前置きが長くなったが，ここから設定方法について記載していく．

最終型は以下の構成だ．

 WAN側（eth0） ：ラズパイにある有線LANポート．スイッチングハブと接続する．
 LAN側（eth1） ：USB-NICで拡張した有線LANポート．WAN側のモデムと接続し，DHCPで自動的にIPアドレスを取得する．
 LAN側（wlan0）：ラズパイにある無線LANポート．5.0GHz 無線LANアクセスポイントとして動作させる．
 LAN側（wlan1）：USBドングルで拡張した無線LANポート．2.4GHz 無線LANアクセスポイントとして動作させる．
 Bridge（br0） ：eth1，wlan0，wlan1をつなぐブリッジ．192.168.100.1/24に設定する．

 br0 に DPCPサーバー を設定し，接続した機器には自動でIPアドレスを振るように設定．

１．必要なソフトのインストール．

 # apt install bridge-utils
 # apt install hostapd
 # apt install isc-dhcp-server
 # apt install radvd
 # apt install dnsmasq

２．ブリッジの設定．

/etc/network/interfaces（以下を，追記）
------------------------------
auto br0
iface br0 inet manual
  bridge_ports eth0 wlan0 wlan1
  bridge_stp off
  bridge_maxwait 3

/etc/dhcpcd.conf（以下を，追記）
------------------------------
denyinterfaces eth0 wlan0 wlan1

interface br0
static ip_address=192.168.100.1/24
static ip6_address=fd00:0:0:1::1/64
static domain_name_servers=8.8.8.8 8.8.4.4

３．5.0GHz 無線アクセスポイントの設定．

/etc/default/hostapd（以下の通り，修正）
------------------------------
（修正前）#DAEMON_CONF=""
（修正後）DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"

/etc/hostapd/hostapd.conf（新規作成）
------------------------------
interface=wlan0
bridge=br0
driver=nl80211
ssid=hogehoge5.0
hw_mode=a
channel=36
macaddr_acl=0
auth_algs=1
ignore_broadcast_ssid=0
wpa=2
wpa_passphrase=piyopiyo
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP

４．2.4GHz 無線アクセスポイントの設定．

（以下のコマンドを実行）
------------------------------
 # sed -e 's/hostapd\/hostapd.conf/hostapd\/hostapd2.conf/g' /etc/default/hostapd > /etc/default/hostapd2
 # sed -e 's/hostapd\/hostapd.conf/hostapd\/hostapd2.conf/g' -e 's/default\/hostapd/default\/hostapd2/g' /lib/systemd/system/hostapd.service > /etc/systemd/system/hostapd2.service

/etc/hostapd/hostapd2.conf（新規作成）
------------------------------
interface=wlan1
bridge=br0
driver=nl80211
ssid=hogehoge2.4
hw_mode=g
channel=1
macaddr_acl=0
auth_algs=1
ignore_broadcast_ssid=0
wpa=2
wpa_passphrase=piyopiyo
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP

５．DHCPサーバの設定．

/etc/default/isc-dhcp-server（以下の通り，修正）
------------------------------
（修正前）INTERFACESv4=""
（修正後）INTERFACESv4="br0"

/etc/dhcp/dhcpd.conf（以下の通り，修正）
------------------------------
（修正前）
option domain-name "example.org";
option domain-name-servers ns1.example.org, ns2.example.org;
#authoritative

（修正後）
#option domain-name "example.org";
#option domain-name-servers ns1.example.org, ns2.example.org;
authoritative
subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.100.101 192.168.100.200;
    option domain-name-servers 192.168.100.1;
    option routers 192.168.100.1;
    option broadcast-address 192.168.100.255;
    default-lease-time 600;
    max-lease-time 7200;
}

５.radvd の設定．

/etc/radvd.conf（新規作成）
------------------------------
interface br0
{
    AdvSendAdvert on;
    MinRtrAdvInterval 30;
    MaxRtrAdvInterval 100;
    prefix fd00:0:0:1::/64
    {
        AdvOnLink on; 
        AdvAutonomous on;
        AdvRouterAddr on;
    };
};

６．DNSサーバの設定．

/etc/dnsmasq.conf（以下の通り，修正）
------------------------------
（修正前）#domain-needed
          #bougus-priv
（修正後）domain-needed  （コメントを外す）
          bougus-priv    （コメントを外す）

/etc/hosts（適宜，追記）
------------------------------
192.168.100.XX hoge
192.168.100.XX piyo
192.168.100.XX fuga

７．IPv4 / IPv6 のフォワーディングを有効化．

/etc/sysctl.conf（以下の通り，修正）
------------------------------
（修正前）#net.ipv4.ip_forward=1
　　　　　#net.ipv6.conf.all.forwarding=1
（修正後）net.ipv4.ip_forward=1
　　　　　net.ipv6.conf.all.forwarding=1

８．iptables / ip6tablesの設定．

（以下のコマンドを実行）
------------------------------
 # iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -o eth1 -j MASQUERADE
 # ip6tables -t nat -A POSTROUTING -s fd00:0:0:1::/64 -o eth1 -j MASQUERADE

（以下のコマンドを実行．2行目以降はteeコマンドによる標準出力）
------------------------------
 # iptables-save | tee /etc/iptables.settings
 # Generated by xtables-save v1.8.2 on Sat Dec  7 00:31:50 2019
 *nat
 :PREROUTING ACCEPT [0:0]
 :INPUT ACCEPT [0:0]
 :POSTROUTING ACCEPT [0:0]
 :OUTPUT ACCEPT [0:0]
 -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -o eth1 -j MASQUERADE
 COMMIT
 # Completed on Sat Dec  7 00:31:50 2019

（以下のコマンドを実行．2行目以降はteeコマンドによる標準出力）
------------------------------
 # ip6tables-save | tee /etc/ip6tables.settings
 # Generated by xtables-save v1.8.2 on Fri Jul 24 09:08:36 2020
 *nat
 :PREROUTING ACCEPT [64:6182]
 :INPUT ACCEPT [6:1518]
 :POSTROUTING ACCEPT [7:649]
 :OUTPUT ACCEPT [13:1225]
 -A POSTROUTING -s fd00:0:0:1::/64 -o eth1 -j MASQUERADE
 COMMIT
 # Completed on Fri Jul 24 09:08:36 2020

/etc/rc.local（追記）
------------------------------
/sbin/iptables-restore  /etc/iptables.settings  && printf "[  OK  ] IPv4 Tables Restore : Success\n"
/sbin/ip6tables-restore /etc/ip6tables.settings && printf "[  OK  ] IPv6 Tables Restore : Success\n"

９．各設定を起動時に自動的に読み込めるよう以下の通り，systemd の設定を変更する．

（以下のコマンドを実行）
------------------------------
 # systemctl unmask hostapd.service
 # systemctl enable hostapd.service
 # systemctl enable hostapd2.service
 # systemctl enable isc-dhcp-server.service
 # systemctl enable dnsmasq.service
 # systemctl enable radvd.service

10．DHCPサーバのバグ対応（起動後に時間を空けて，デーモンを再起動する）

【2020年7月14日修正】
sleep 5で足りないことがあったため，whileループで成功するまで無限にリスタートするように修正した．
その際，成功タイミングを確認できるようログも出力するように改良した．

 /etc/rc.local（追記）
------------------------------
while true ; do
  sleep 5
  systemctl restart isc-dhcp-server && break
  printf "[  NG  ] Restart ISC-DHCP-SERVER : Failure\n"
done

printf "[  OK  ] Restart ISC-DHCP-SERVER : Success\n"

11．無線LANアダプタのPower Managementを無効にする．【2020年8月2日追記】
Power Managementが有効になっていると，作成したアクセスポイントが不安定になるため無効化する．

/etc/rc.local（追記）
------------------------------
sudo /sbin/iw dev wlan0 set power_save off
printf "[  OK  ] Power Management : Off\n"

12．再起動して，設定を反映する．

以上．

WM×LI

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2019年12月8日日曜日

Raspberry Pi を 5.0GHz 無線アクセスポイント及びルーターにする

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