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使用树莓派实现路由器功能
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随着树莓派版本不断升级，现在硬件性能已经远超于大多数路由器，所以 使用树莓派实现路由器功能 也是一个不错的方案。我测试的结果效果不是非常明显，看视频感觉可以使用更清晰度，但延迟不是非稳定。我认为树莓派没有天线导致信号不是很好。前面版本的树莓派都有为天线预留了焊盘，目前还没有找到树莓派4的天线焊盘位置。 2019.09.01更新：增加桥接方式，使用USB网卡后信号得到了有效改善。2020.04.26更新：增加 softnet 配置优化  目录 Toggle1 路由方式热点使用路由方式与交换机方式的主要区别是：所连设备的ip分配由树莓派负责还是树莓派的上级设备负责。在我试验过程中，交换机模式优于路由方式。 1.1 安装软件$ sudo apt-get install dnsmasq hostapdhostapd可以将无线网卡变为无线接入点，dnsmasq是作为DHCP服务器和DNS服务器。udhcpd 也是一个常用的DHCP服务器软件，配置可以参照 RPI-Wireless-Hotspot。 1.2 配置网卡配置方面我基本参照将树莓派打造成超级无线路由器，然后进行局部的修改。编辑/etc/network/interfaces。 auto eth0 allow-hotplug eth0 iface eth0 inet dhcp allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet static address 192.168.1.1 netmask 255.255.255.0 network 192.168.1.0 broadcast 192.168.1.255 up iptables-restore < /etc/iptables.ipv4.nat查阅了很多资料都没有配置eth0（有线网卡）。我的测试结果是不配置eth0，则不启用eth0，所以我添加了配置文件的第一块，将eth0配置为自动连接。 第二部分是将wlan0（无线网卡）配置为固定ip。其中需要注意的是不要让ip出现冲突。例如tplink使用ip地址段也是192.168.1.***，所以如果树莓派的上一级是tplink，那么则需要修改配置文件中的地址。 第三部分是调用iptables的配置文件，这个会在后面介绍。 1.3 配置hostapd编辑/etc/hostapd/hostapd.conf # This is the name of the WiFi interface we configured above interface=wlan0 # Use the nl80211 driver with the brcmfmac driver driver=nl80211 # This is the name of the network ssid=RASP # Use the 2.4GHz band hw_mode=g # Use channel 6 channel=6 # Enable 802.11n ieee80211n=1 # Enable WMM wmm_enabled=1 # Enable 40MHz channels with 20ns guard interval ht_capab=[HT40][SHORT-GI-20][DSSS_CCK-40] # Accept all MAC addresses macaddr_acl=0 # Use WPA authentication auth_algs=1 # Require clients to know the network name ignore_broadcast_ssid=0 # Use WPA2 wpa=2 # Use a pre-shared key wpa_key_mgmt=WPA-PSK # The network passphrase wpa_passphrase=beekctop # Use AES, instead of TKIP rsn_pairwise=CCMP这样就配置成了一个名为RASP，密码为beekctop的热点。使用sudo systemctl enable hostapd就可以搜索到WiFi热点了，但这时还无法连接。 1.4 配置dnsmasq编辑dnsmasq配置文件/etc/dnsmasq.conf # Use interface wlan0 interface=wlan0 # Explicitly specify the address to listen on listen-address=192.168.1.1 # Bind to the interface to make sure we aren't sending things elsewhere bind-interfaces # Forward DNS requests to Google DNS server=114.114.114.114 # Don't forward short names domain-needed # Never forward addresses in the non-routed address spaces bogus-priv # Assign IP addresses between 192.168.1.50 and 192.168.1.150 with a 12 hour lease time dhcp-range=192.168.1.50,192.168.1.150,12h最后 dhcp-range 项的地址要与 2 配置网卡 中无线网卡的地址相配合。 1.5 配置iptables最后需要配置的是iptables，它的任务是负责eth0和wlan0间的转发。 $ sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE $ sudo iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlan0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT $ sudo iptables -A FORWARD -i wlan0 -o eth0 -j ACCEPTiptables的配置每次重启都会重置。这里将配置保存到文件中，然后每次启动后读取，恢复配置（见2 配置网卡 最后）。 $ sudo sh -c "iptables-save > /etc/iptables.ipv4.nat"1.6 配置开机自启动使用 systemctl 工具配置 dnsmasq 和 hostapd 开机自启动。将其中的 enable 替换为 start 和 status ，可以实现立即启动软件和查看软件当前状态。 $ sudo systemctl enable dnsmasq $ sudo systemctl enable hostapd我在配置时出现错误信息 Failed to start hostapd.service: Unit hostapd.service is masked. 使用下面命令可以解决。 $ sudo systemctl unmask hostapd2 交换机方式热点本章将使用树莓派板载wifi共享一个2.4g热点，USB网卡共享一个5g热点。我的USB网卡是rtl8812au不是一个免驱设备，需要先安装驱动。 2.1 安装rtl8812au驱动rtl8812au官方提供了linux驱动，但是版本太老了无法使用。github上有几个版本的驱动。最开始选择的是gnab的驱动，但是hostapd一直报错，换成abperiasamy的驱动就好了。 首先安装驱动依赖的相关软件 $ sudo apt-get install linux-image-rpi-rpfv linux-headers-rpi-rpfv raspberrypi-kernel-headers dkms build-essential bc修改文件/boot/config.txt，在文件最后添加一下内容，之后重启树莓派。 kernel=vmlinuz-3.10-3-rpi initramfs initrd.img-3.10-3-rpi followkernel下载驱动项目并移动到项目文件夹中 $ git clone https://github.com/abperiasamy/rtl8812AU_8821AU_linux.git $ cd rtl8812AU_8821AU_linux编辑文件Makefile文件，修改其中的CONFIG_PLATFORM_ARM_RPI、 CONFIG_PLATFORM_I386_PC项 CONFIG_PLATFORM_I386_PC = n CONFIG_PLATFORM_ARM_RPI = y最后完成编译和驱动的安装 $ make $ sudo make install $ sudo modprobe -a rtl8812au2.2 安装网桥工具与配置安装网桥相关工具 $ sudo apt-get install udhcpd bridge-utils hostapd编辑/etc/network/interfaces。前面lo、eth0两部分是有线网卡本身的配置，添加的是最后一部分br0网桥部分。本章使用了两个无线网卡，分别共享2.4G和5G信号，所以bridge_ports中桥接了三个网卡。 auto lo auto eth0 iface eth0 inet manual auto br0 iface br0 inet dhcp bridge_ports eth0 wlan0 wlan1我开始将eth0配置成dhcp，结果下游设备可以联网，树莓派无法联网。可能是配置成dhcp会导致软件冲突。 2.3 编辑hostapd如上节所说，本章使用了两个网卡，所以分别建立两个配置文件，分别对应两个热点。 建立文件/etc/hostapd/beekc.conf interface=wlan0 driver=nl80211 ssid=BEEKC_PI bridge=br0 hw_mode=g channel=1 ieee80211n=1 wmm_enabled=1 ht_capab=[HT40][SHORT-GI-20][DSSS_CCK-40] macaddr_acl=0 auth_algs=1 ignore_broadcast_ssid=0 wpa=2 wpa_key_mgmt=WPA-PSK wpa_passphrase=passwd rsn_pairwise=CCMP建立文件/etc/hostapd/beekc_5g.conf interface=wlan1 driver=nl80211 ssid=BEEKC_PI_5G bridge=br0 hw_mode=a channel=36 ieee80211n=1 wmm_enabled=1 ht_capab=[HT40][SHORT-GI-20][DSSS_CCK-40] macaddr_acl=0 auth_algs=1 ignore_broadcast_ssid=0 wpa=2 wpa_key_mgmt=WPA-PSK wpa_passphrase=passwd rsn_pairwise=CCMP有资料说可以通过编辑配置文件/etc/default/hostapd，让hostapd同时执行两个配置文件的进程，但是我始终没有配置成功。最后我直接修改了hostapd的service文件。编辑/lib/systemd/system/hostapd.service [Unit] Description=Advanced IEEE 802.11 AP and IEEE 802.1X/WPA/WPA2/EAP Authenticator After=network.target [Service] Type=forking PIDFile=/run/hostapd.pid Restart=on-failure RestartSec=2 Environment=DAEMON_CONF=/etc/hostapd/hostapd.conf EnvironmentFile=-/etc/default/hostapd ExecStart=/usr/sbin/hostapd -B -P /run/hostapd.pid -B /etc/hostapd/beekc.conf /etc/hostapd/beekc_5g.conf [Install] WantedBy=multi-user.target2.4 配置开机启动使用 systemctl 工具配置 hostapd 开机自启动。将其中的 enable 替换为 start 和 status ，可以实现立即启动软件和查看软件当前状态。 $ sudo systemctl enable hostapd我在配置时出现错误信息 Failed to start hostapd.service: Unit hostapd.service is masked. 使用下面命令可以解决。 $ sudo systemctl unmask hostapd3 性能提升完成前面的工作后就可以让树莓派作为一个热点工作了，但性能已知没有让我很满意。在树莓派上测网速为80Mbps左右，但是到了手机上就变成45Mbps左右。这章是进一步提高网速的方法。 3.1 开启BBRBBR 是 Google 关于网路速度优化的算法，现在以及集成到了 Linux 官方的内核中了，使用 uname -r 命令，检查版本在 4.9 以上即可。使用下面命令开启 BBR。 $ sudo bash -c 'echo "net.core.default_qdisc=fq" >> /etc/sysctl.conf' $ sudo bash -c 'echo "net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr" >> /etc/sysctl.conf' $ sudo sysctl -p重启后 BBR 生效，可以使用下面命令检验 BBR 是否已经工作。 $ sysctl net.ipv4.tcp_available_congestion_control $ lsmod | grep bbr3.2 hostapd 配置优化在 hostapd 配置中添加下面项 fragm_threshold=2346 rts_threshold=23473.3 产生随机数使用下面命令查看当前的熵 cat /proc/sys/kernel/random/entropy_avail如果小于1000，系统就处于低熵状态。在作为路由器时会因为等待足够的熵，影响网速。这时可以安装 haveged 来增加熵。 3.4 Softnet使用 netdata 软件监视树莓派时会提示在10min 内连接超过了 sysctl net.core.netdev_budget 或者 net.core.netdev_budget_usecs 的设定值，这会导致丢包。根据 netdata 的提示，使用 sysctl 增加 net.core.netdev_max_backlog 、 net.core.netdev_budget 和 net.core.netdev_budget_usecs 的设定值。 查看默认设定值 $ sysctl net.core.netdev_max_backlog $ sysctl net.core.netdev_budget $ sysctl net.core.netdev_budget_usecs我得到的结果是 net.core.netdev_max_backlog = 1000 net.core.netdev_budget = 300 net.core.netdev_budget_usecs = 2000分别将设定值扩大为十倍 $ sudo sysctl net.core.netdev_max_backlog=10000$ sudo sysctl net.core.netdev_budget=3000$ sudo sysctl net.core.netdev_budget_usecs=20000 运行一段时间后 netdata 的警告信息就会消失。这样配置在系统重新启动后就会消失，需要将配置写入 /etc/sysctl.conf $ sudo bash -c 'echo "net.core.netdev_max_backlog=10000" >> /etc/sysctl.conf' $ sudo bash -c 'echo "net.core.netdev_budget=3000" >> /etc/sysctl.conf' $ sudo bash -c 'echo "net.core.netdev_budget_usecs=20000" >> /etc/sysctl.conf'4 参考Linux 网络接口配置（/etc/network/interfaces）RPI-Wireless-Hotspot将树莓派打造成超级无线路由器rtl8812AU_8821AU_linuxhostapd configuration file树莓派3B制作无线wifi（桥接模式）树莓派如何开启谷歌的BBR TCP加速openwrt无线连接软件hostapd优化 |
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