ZeroPiをイーサネットコンバーターにする(無線LAN環境の有線化)

ZeroPiを使って、有線LANポートしか対応していないデバイスを、無線LAN環境で使えるようにした。

イーサネットコンバーターとは

今回構築したのは、無線LAN（Wi-Fi）の信号を有線LAN（イーサネット）に変換するもの。無線LANを搭載していないデバイスでも、これを噛ませることによって無線LAN環境で使用可能になる。

 +-----------------------+
 |        Router         |
 +-----------------------+
             |
             |   Wi-Fi
             |
 +-----------------------+
 |  Wi-Fi to Ethernet    |
 |      Converter        |
 +-----------------------+
             |
             |   Ethernet
             |
 +-----------------------+
 |        Device         |
 +-----------------------+

ZeroPiとは

friendlyelec社が製造しているシングルボードコンピューター。製品ページはこちら。

シングルボードコンピューターなのにGPIOを搭載せず、ギガビット・イーサネットとUSB2.0ポートを搭載する尖った製品だ。値段も$26.00とお手頃価格。

特にギガビット・イーサネットに対応かつ、この価格帯のシングルボードコンピューターは貴重。というか唯一無二の製品。

目標

作成したイーサネットコンバーターを使って、無線LAN(Wi-Fi)非対応のテレビを無線LAN経由でインターネット接続させる。

 +-----------------------+
 |        Router         |
 +-----------------------+
             |
             |   Wi-Fi(192.168.1.0/24)
             |
 +-----------------------+
 |  Wi-Fi to Ethernet    |
 |      Converter        |
 +-----------------------+
             |
             |   Ethernet(192.168.2.0/24)
             |
 +-----------------------+
 |        Device         |
 +-----------------------+

必要なもの

ZeroPi
Archer T2U Nano(Wi-Fi子機)
LANケーブル

前提条件

イメージを焼くところとかは割愛。 ssh接続が完了するところまで進めておく。

やること

Archer T2U Nanoドライバーのインストール

カーネルヘッダーのインストール

$sudo apt install linux-headers-current-sunxi armbian-config

必要なソフトウェアのインストール
```
$sudo apt install iw dkms git
```

ドライバーのインストール ( ドライバー本体はここ )

$git clone -b v5.6.4.2 https://github.com/aircrack-ng/rtl8812au.git
$cd cd rtl*
$sudo make dkms_install

リブート
```
$sudo reboot
```
armbian-configでアクセスポイントを選択
```
$sudo armbian-config
```
Network -> WiFi

eth0のIPアドレスを固定する

/etc/network/interfacesの修正
```
$sudo nano /etc/network/interfaces
```
```
# Interface eth0
auto eth0
allow-hotplug eth0
iface eth0 inet static
address 192.168.2.1
```
eth0のIPアドレスを102.168.2.1に設定する

※armbian-config等で固定しないこと。競合するようでうまくいかない。

DHCPサーバーの構成

isc-dhcp-serverのインストール
```
$sudo apt-get install isc-dhcp-server
```

/etc/default/isc-dhcp-serverの編集

$sudo nano /etc/default/isc-dhcp-server

INTERFACESv4="eth0"

動作確認
```
$sudo service isc-dhcp-server start
```
Active: active (running)となっていれば問題なし。

/etc/dhcp/dhcpd.confの修正

dhcpcd5のインストール
```
$sudo apt install dhcpcd5
```

/etc/dhcp/dhcpd.confの修正

$sudo nano /etc/dhcp/dhcpd.conf

authoritative;
subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 {
     range 192.168.2.2 192.168.2.250;
     option broadcast-address 192.168.2.255;
     option routers 192.168.2.1;
     default-lease-time 600;
     max-lease-time 7200;
     option domain-name "local-network";
     option domain-name-servers 8.8.8.8, 8.8.4.4;
}

IPフォワード設定

下記コマンドを実行する

$sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o wlxc006c3036204 -j MASQUERADE
$sudo iptables -A FORWARD -i wlxc006c3036204 -o eth0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
$sudo iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlxc006c3036204 -j ACCEPT

コマンド中の「wlxc006c3036204」はWiFiドングル名。

/etc/sysctl.confの修正

$sudo nano /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward=1

ネットワークのメインルートをWi-Fiに設定する

下記コードをシェルスクリプト(.sh)として保存、実行する

DEFAULT_IFACE=`route -n | grep -E "^0.0.0.0 .+UG" | awk '{print $8}'`
if [ "$DEFAULT_IFACE" != "wlxc006c3036204" ]
then
GW=`route -n | grep -E "^0.0.0.0 .+UG .+wlxc006c3036204$" | awk '{print $2}'`
echo Setting default route to wlxc006c3036204 via $GW
route add default gw $GW wlxc006c3036204
fi

ここまで実施すれば、eth0に接続したデバイスがWi-Fiを介してインターネットに出ていけるはずだ。

ZeroPi起動時に上記の設定を自動実行させる

~/router.shを作成する

$nano ./router.sh

service isc-dhcp-server start
iptables -t nat -A POSTROUTING -o wlxc006c3036204 -j MASQUERADE
iptables -A FORWARD -i wlxc006c3036204 -o eth0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlxc006c3036204 -j ACCEPT

DEFAULT_IFACE=`route -n | grep -E "^0.0.0.0 .+UG" | awk '{print $8}'`
if [ "$DEFAULT_IFACE" != "wlxc006c3036204" ]
then
     GW=`route -n | grep -E "^0.0.0.0 .+UG .+wlxc006c3036204$" | awk '{print $2}'`
     route add default gw $GW wlxc006c3036204
fi

実行可能にする
```
$chmod +x ~/router.sh
```

rebootしたときに実行されるようにする

$sudo crontab -e

@reboot sudo /home/pi/router

動作確認

手元にあるNanoPi Neoを繋いで試してみる。ネットワーク図はこんな感じ。

 +-----------------------+
 |        Router         |
 +-----------------------+
             |  Wi-Fi(192.168.1.1/24)
             |   
             |  Wi-Fi(192.168.1.249/24(Static))
 +-----------------------+
 |        ZeroPi         |
 +-----------------------+
             |  Ethernet(192.168.2.1/24(Static))
             |  
             |  Ethernet(192.168.2.7/24(DHCP))
 +-----------------------+
 |      NanoPi NEO       |   
 +-----------------------+

192.168.2.0/24へのアクセスはZeroPiへ飛ばすようルール設定済み。これがないと192.168.1.0/24側からアクセスできない。

とりあえず192.168.1.0/24のネットワークにあるPCからsshしてみる

$ ssh [email protected]
[email protected]'s password:
 _   _ ____  _   _   _
| \ | |  _ \(_) | \ | | ___  ___
|  \| | |_) | | |  \| |/ _ \/ _ \
| |\  |  __/| | | |\  |  __/ (_) |
|_| \_|_|   |_| |_| \_|\___|\___/

Welcome to Armbian 23.02.2 Jammy with Linux 5.15.93-sunxi

System load:   25%              Up time:       1 min
Memory usage:  12% of 491M      IP:            192.168.2.7
CPU temp:      27°C             Usage of /:    2% of 227G

~~略~~

できてる

インターネット側に出ていけるか試してみる

nanopi@nanopineo:~$ ping google.co.jp -c 10
PING google.co.jp (142.250.198.3) 56(84) bytes of data.
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=1 ttl=55 time=12.3 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=2 ttl=55 time=12.1 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=3 ttl=55 time=10.7 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=4 ttl=55 time=13.0 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=5 ttl=55 time=11.6 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=6 ttl=55 time=9.79 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=7 ttl=55 time=10.8 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=8 ttl=55 time=11.6 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=9 ttl=55 time=10.3 ms
64 bytes from nrt12s58-in-f3.1e100.net (142.250.198.3): icmp_seq=10 ttl=55 time=10.8 ms

--- google.co.jp ping statistics ---
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 9013ms
rtt min/avg/max/mdev = 9.788/11.299/12.975/0.937 ms

よさそう。

パフォーマンス測定

回線速度がどれくらい落ちるのか気になるので測定する。

測定にはSpeedtest® CLIを使用する。

	Download	Upload	Idle Latency
ZeroPi経由	94.45 Mbps	83.07 Mbps	11.52 ms
ルーター直差し	94.98 Mbps	94.78 Mbps	10.67 ms

ちなみにNanoPi NEOはギガビットイーサネット対応ではないので注意。

アップロード速度が微妙に遅くなっている位で他は誤差程度の差だ。

まとめ

テレビにつなぎ、DHCPがしっかり動作できていることを確認できた。 ZeroPiはいいぞ。

なめころぐ

ZeroPiをイーサネットコンバーターにする(無線LAN環境の有線化)

イーサネットコンバーターとは

ZeroPiとは

目標

必要なもの

前提条件

やること

Archer T2U Nanoドライバーのインストール

eth0のIPアドレスを固定する

DHCPサーバーの構成

/etc/dhcp/dhcpd.confの修正

IPフォワード設定

ネットワークのメインルートをWi-Fiに設定する

ZeroPi起動時に上記の設定を自動実行させる

動作確認

とりあえず192.168.1.0/24のネットワークにあるPCからsshしてみる

インターネット側に出ていけるか試してみる

パフォーマンス測定

まとめ