Raspberry Pi jako Wi-Fi access point bez NATu

Bridged Wi-Fi access point bez NATu znamená, že zařízení připojená přes Wi-Fi dostávají IP adresu ze stejného routeru a ze stejného rozsahu jako zbytek sítě. Tento postup vychází hlavně z návodu na Charlieblogu a z návodu k bridged AP od morrownr, ale doplňuje praktické poznámky z provozu na OSMC a zkušenosti s konkrétními USB Wi-Fi adaptéry.

Cílem je, aby Raspberry Pi nevystupovalo jako další router s vlastním NATem a vlastním DHCP serverem. Místo toho se vytvoří bridge br0, do kterého se zařadí ethernet a Wi-Fi rozhraní. Klienti připojení přes Wi-Fi pak komunikují přímo do stávající LAN a IP adresu jim přiděluje už existující router.

V mém případě Raspberry Pi původně používalo ethernet eth0 a Wi-Fi rozhraní wlan0 mělo sloužit jako access point. V článku níže je použité statické nastavení IP adresy pro br0, ale princip bridge zůstává stejný i tehdy, pokud si IP bere z DHCP.

Pro vytvoření bridge jsem použil systemd-networkd. Je potřeba založit zařízení br0, přidat do něj eth0 a síťovou konfiguraci přesunout z ethernetu na bridge.

Soubor /etc/systemd/network/bridge-br0.netdev:

[NetDev]
Name=br0
Kind=bridge

Soubor /etc/systemd/network/bridge-br0-slave.network:

[Match]
Name=eth0
 
[Network]
Bridge=br0

Soubor /etc/systemd/network/bridge-br0.network:

[Match]
Name=br0
 
[Network]
Address=192.168.0.100/24
Gateway=192.168.0.1
DNS=8.8.8.8

Po změně konfigurace jsem restartoval systemd-networkd:

systemctl restart systemd-networkd

Tím vznikl bridge br0 a IP adresa se přiřazuje jemu místo samotného eth0.

V praxi jsem narazil na problém, že se síť po restartu buď nenačetla správně, nebo se po delší době rozbilo DNS či samotné přidělení IP adresy. Příčina byla v tom, že vedle systemd-networkd se síť snažil spravovat ještě další démon.

Ve zdrojových návodech se často doporučuje upravit /etc/dhcpcd.conf a přidat:

denyinterfaces eth0
denyinterfaces wlan0

Na OSMC mi ale tenhle postup nepomohl. Nakonec jsem dohledal, že OSMC používá Connman, takže bylo potřeba blacklistovat rozhraní právě tam.

Soubor /etc/connman.conf:

NetworkInterfaceBlacklist=eth0,wlan0

Tím se vyřešil konflikt mezi více službami, které se snažily obsluhovat stejná rozhraní.

Poslední krok je nastavit Wi-Fi rozhraní do AP režimu a zařadit ho do bridge. K tomu slouží hostapd. Prakticky důležitý je hlavně řádek bridge=br0.

apt install hostapd

Příklad konfigurace /etc/hostapd/hostapd.conf:

ssid=myPI-5g
wpa_passphrase=myPW1234
hw_mode=a
channel=36
vht_oper_chwidth=1
vht_oper_centr_freq_seg0_idx=42
country_code=CZ
bridge=br0
interface=wlan0

driver=nl80211
ieee80211d=1
beacon_int=100
dtim_period=2
max_num_sta=32
macaddr_acl=0

wpa=2
rsn_pairwise=CCMP
wpa_key_mgmt=WPA-PSK

ieee80211n=1
wmm_enabled=1
ht_capab=[HT40+][HT40-][SHORT-GI-20][SHORT-GI-40]

ieee80211ac=1
vht_capab=[SHORT-GI-80]

V některých případech je ještě potřeba odblokovat Wi-Fi přes ''rfkill'':

rfkill unblock wlan

Potom už stačí hostapd spustit a otestovat, že se klient připojí do stejné sítě jako zbytek LAN:

hostapd -c /etc/hostapd/hostapd.conf

Po zprovoznění access pointu je praktické ověřit propustnost přes iperf3.

Instalace:

apt install iperf3

Soubor /etc/systemd/system/iperf3.service:

[Unit]
Description=iPerf3 Service
After=syslog.target network.target auditd.service
 
[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/iperf3 -s
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

Zapnutí služby:

systemctl enable iperf3
systemctl start iperf3

Test z klientského zařízení:

iperf3 -t 60 -c 192.168.0.100

Vedle samotné bridge konfigurace se v praxi ukázalo, že hodně záleží i na konkrétním USB Wi-Fi adaptéru a na kvalitě jeho linuxové podpory.

U adaptéru Tenda W311MI se zařízení po instalaci Raspberry automaticky nenačetlo. Přes lsusb se hlásilo takto:

lsusb
Bus 001 Device 005: ID 0bda:b711 Realtek Semiconductor Corp. RTL8188GU 802.11n WLAN Adapter (After Modeswitch)

Pomohla instalace nástrojů a kompilace ovladače podle Ask Ubuntu a repozitáře rtl8188gu:

sudo apt-get install build-essential git dkms bc
git clone https://github.com/McMCCRU/rtl8188gu.git
cd rtl8188gu
make
sudo make install
sudo reboot

Kvůli chybě při kompilaci jsem ještě musel ručně vytvořit symlink v hlavičkách jádra. Kompiloval jsem přímo na Raspberry Pi:

ln -s /usr/src/linux-headers-5.15.84+/arch/arm /usr/src/linux-headers-5.15.84+/arch/armv6l

Další relevantní diskuse byly v issue rtl8188gu, rtl8723au a na Arch Linux fóru.

Druhý použitý adaptér byl MediaTek MT7612U. Vybral jsem ho proto, že podle přehledů projektu USB-WiFi od morrownr má mít podporu přímo v jádře.

lsusb
Bus 002 Device 003: ID 0e8d:7612 MediaTek Inc. MT7612U 802.11a/b/g/n/ac Wireless Adapter

Zařízení se mi podařilo rozběhat, ale pozoroval jsem výpadky připojení a zhoršenou rychlost přenosu. Příčinu jsem tehdy nedohledal.

Po zapojení se v dmesg objevovala chyba:

Direct firmware load for mt7662_rom_patch.bin failed with error -2

Pomohlo mi:

apt install firmware-misc-nonfree
echo "options mt76_usb disable_usb_sg=1" >> /etc/modprobe.d/mt76_usb.conf
apt install crda

A zároveň nastavit regulační doménu:

# /etc/default/crda
REGDOMAIN=CZ

Pro spouštění AP jsem pak používal jednoduchý skript:

#!/bin/bash
 
HOSTAPD=$(which hostapd)
RFKILL=$(which rfkill)
 
$RFKILL unblock wlan
systemctl restart systemd-networkd
$HOSTAPD /etc/hostapd/hostapd5-mediatek4.conf