USB WiFiドングルで無線LANに接続する

MA-E3xxは、本体に無線LAN I/Fを持っていません¹⁾が、USB WiFiドングルを使用することで
無線LANに接続することができます。

標準のファームウェアの Kernel では、

• 無線LANのスタック
• 無線LANデバイスのドライバ

を組み込んでいませんので、Kernel をカスタマイズしたファームウェアを作成します。

参照 : アップデート用ファームウェアの作成(クロス)

v2.5.0系で、無線 LAN のサポートを追加しました。対応デバイスは、MediaTek(旧Ralink)/Atheros の USB-WiFi デバイスとなります。
こちらからダウンロード可能です。

Kernel の config (make menuconfig) にて、

• Networking support —> Wireless
• Device Drivers —> Network device support —> Wireless LAN
• Wireless LAN以下の各種デバイス用ドライバ (Atheros/Ralink/Realtek)

を組み込みもしくはモジュールとして有効化します。

たいていのUSB WiFiドングルは、バイナリで配布されているファームウェアファイルが必要となります。
下記ページを参考にデバイスを特定、必要なファームウェアファイルを rootfs のベースにコピーしておきます。

Linux Wireless - Supported devices - USB
Debian Wiki - WiFi

Realtek RTL8192CU, Ralink RT2870 を使う場合の例

root@lubuntu-vpc:/home/user1/work/mae320_trusty_wifi_rootfs# ls -lR lib/firmware/
lib/firmware/:
合計 12
-rw-r--r-- 1 root root 8192  3月  6 00:45 rt2870.bin
drwxr-xr-x 2 root root 4096  4月 16 13:56 rtlwifi

lib/firmware/rtlwifi:
合計 16
-rw-r--r-- 1 root root 16116  3月  6 00:45 rtl8192cufw_TMSC.bin
root@lubuntu-vpc:/home/user1/work/mae320_trusty_wifi_rootfs# 

無線LANに接続するために必要なパッケージを、ホストPC上で導入しておきます。
参照 : PC上で root filesystem を変更する(QEMU使用)

wpasupplicant パッケージを導入します。

root@lubuntu-vpc:~# apt-cache search wpasupplicant
wpasupplicant - client support for WPA and WPA2 (IEEE 802.11i)
root@lubuntu-vpc:~#

root@lubuntu-vpc:~# apt-get install wpasupplicant
Reading package lists... Done
Building dependency tree        
Reading state information... Done
The following extra packages will be installed:
  libnl-3-200 libnl-genl-3-200 libreadline5
Suggested packages:
  wpagui libengine-pkcs11-openssl
The following NEW packages will be installed:
  libnl-3-200 libnl-genl-3-200 libreadline5 wpasupplicant
0 upgraded, 4 newly installed, 0 to remove and 0 not upgraded.
Need to get 794 kB of archives.
After this operation, 1981 kB of additional disk space will be used.
Do you want to continue? [Y/n] 
Get:1 http://ports.ubuntu.com/ubuntu-ports/ trusty/main libnl-3-200 armhf 3.2.21-1 [39.3 kB]
Get:2 http://ports.ubuntu.com/ubuntu-ports/ trusty/main libnl-genl-3-200 armhf 3.2.21-1 [8562 B]
Get:3 http://ports.ubuntu.com/ubuntu-ports/ trusty/main libreadline5 armhf 5.2+dfsg-2 [106 kB]
Get:4 http://ports.ubuntu.com/ubuntu-ports/ trusty/main wpasupplicant armhf 2.1-0ubuntu1 [641 kB]
Fetched 794 kB in 5s (155 kB/s)        
Selecting previously unselected package libnl-3-200:armhf.
(Reading database ... 17511 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../libnl-3-200_3.2.21-1_armhf.deb ...
Unpacking libnl-3-200:armhf (3.2.21-1) ...
Selecting previously unselected package libnl-genl-3-200:armhf.
Preparing to unpack .../libnl-genl-3-200_3.2.21-1_armhf.deb ...
Unpacking libnl-genl-3-200:armhf (3.2.21-1) ...
Selecting previously unselected package libreadline5:armhf.
Preparing to unpack .../libreadline5_5.2+dfsg-2_armhf.deb ...
Unpacking libreadline5:armhf (5.2+dfsg-2) ...
Selecting previously unselected package wpasupplicant.
Preparing to unpack .../wpasupplicant_2.1-0ubuntu1_armhf.deb ...
Unpacking wpasupplicant (2.1-0ubuntu1) ...
Setting up libnl-3-200:armhf (3.2.21-1) ...
Setting up libnl-genl-3-200:armhf (3.2.21-1) ...
Setting up libreadline5:armhf (5.2+dfsg-2) ...
Setting up wpasupplicant (2.1-0ubuntu1) ...
Processing triggers for libc-bin (2.19-0ubuntu6) ...
localepurge: Disk space freed in /usr/share/locale: 0 KiB
localepurge: Disk space freed in /usr/share/man: 0 KiB

Total disk space freed by localepurge: 0 KiB

root@lubuntu-vpc:~# 

hostapd パッケージを導入します。

root@lubuntu-vpc:~# apt-cache search hostapd
hostapd - user space IEEE 802.11 AP and IEEE 802.1X/WPA/WPA2/EAP Authenticator
root@lubuntu-vpc:~#

root@lubuntu-vpc:~# apt-get install hostapd
Reading package lists... Done
Building dependency tree       
Reading state information... Done
The following NEW packages will be installed:
  hostapd
0 upgraded, 1 newly installed, 0 to remove and 0 not upgraded.
Need to get 360 kB of archives.
After this operation, 874 kB of additional disk space will be used.
Get:1 http://ports.ubuntu.com/ubuntu-ports/ trusty/universe hostapd armhf 1:2.1-0ubuntu1 [360 kB]
Fetched 360 kB in 2s (138 kB/s)  
Selecting previously unselected package hostapd.
(Reading database ... 17586 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../hostapd_1%3a2.1-0ubuntu1_armhf.deb ...
Unpacking hostapd (1:2.1-0ubuntu1) ...
Processing triggers for ureadahead (0.100.0-16) ...
Setting up hostapd (1:2.1-0ubuntu1) ...
runlevel:/var/run/utmp: No such file or directory
Processing triggers for ureadahead (0.100.0-16) ...
localepurge: Disk space freed in /usr/share/locale: 0 KiB
localepurge: Disk space freed in /usr/share/man: 0 KiB

Total disk space freed by localepurge: 0 KiB

root@lubuntu-vpc:~#

以上の作業で、

• Kernel config のカスタマイズ
• root filesystem へのUSB WiFiファームウェア/パッケージ導入

が完了しましたので、ファームウェアとしてビルドします。
参照 : アップデート用ファームウェアの作成(クロス)

user1@lubuntu-vpc:~/work$ sudo ./build_firm.sh -k ../src/linux-kernel-MAE -r mae320_trusty_wifi_rootfs -o mae3xx_trusty_wifi.img
[sudo] password for user1: 
MA-E3xx series Firmware build script
* kernelrelease: 3.14.1+
  CHK     include/config/kernel.release
  CHK     include/generated/uapi/linux/version.h
  CHK     include/generated/utsrelease.h
make[1]: `include/generated/mach-types.h' は更新済みです
  CALL    scripts/checksyscalls.sh
〜〜〜 中略 〜〜〜
	crontab (103)
	fuse (105)
* create initramfs ...
update-initramfs: Generating /boot/initrd.img-3.14.1+
/bin/df: Warning: cannot read table of mounted file systems: No such file or directory
warning: failed to read mtab
  adding: kernel.img (stored 0%)
  adding: kmod.img (stored 0%)
  adding: initramfs.img (stored 0%)
  adding: rootfs.img (stored 0%)
  adding: dtb.img (deflated 78%)
* Firmware filename: /home/user1/work/mae3xx_trusty_wifi.img
done.
please remove working directory '/home/user1/work/build_1397625772' manually.
user1@lubuntu-vpc:~/work$

ファームウェアがビルドできました。

user1@lubuntu-vpc:~/work$ ls -l mae3xx_trusty_wifi.img
-rw-r--r-- 1 root root 67858264  4月 16 14:26 mae3xx_trusty_wifi.img
user1@lubuntu-vpc:~/work$

これをファームアップデートコマンドを利用して適用します。
参照 : ファームウェアの更新

root@plum:~# mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/sd/
root@plum:~# firmup /mnt/sd/mae3xx_trusty_wifi.img 
### MA-E3xx series firmware update utility (for 2-area firmware).
Updating Area: 1 ...
* image file for kernel found.
  writing "kernel" image to /dev/mtdblock3 ... succeeded.
* image file for kmod found.
  writing "kmod" image to /dev/mtdblock7 ... succeeded.
* image file for initramfs found.
  writing "initramfs" image to /dev/mtdblock5 ... succeeded.
* image file for rootfs found.
  writing "rootfs" image to /dev/mtdblock9 ... succeeded.
* DTB file found.
  writing "dtb" image to /dev/mtd16 ... succeeded.
* updating default firmware area: 1
Succeeded.
root@plum:~# 

ファームウェアを適用し、再起動します。
試しに、Planex GW-USNano2 をUSBに挿してみます。

[  324.113638] usb 1-1: new high-speed USB device number 4 using musb-hdrc
[  324.243130] usb 1-1: device v2019 pab2a is not supported
[  324.249772] usb 1-1: New USB device found, idVendor=2019, idProduct=ab2a
[  324.249811] usb 1-1: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
[  324.249837] usb 1-1: Product: GW-USNANO2
[  324.249862] usb 1-1: Manufacturer: Planex Communications Inc.
[  324.249886] usb 1-1: SerialNumber: 00e04cxxxxxx
[  324.263160] rtl8192cu: Chip version 0x10
[  324.373640] rtl8192cu: MAC address: 00:22:cf:66:xx:xx
[  324.373699] rtl8192cu: Board Type 0
[  324.373854] rtl_usb: rx_max_size 15360, rx_urb_num 8, in_ep 1
[  324.374099] rtl8192cu: Loading firmware rtlwifi/rtl8192cufw_TMSC.bin
[  324.376378] ieee80211 phy2: Selected rate control algorithm 'rtl_rc'
[  324.390511] rtlwifi: wireless switch is on
user1@plum:~$

user1@plum:~$ ifconfig wlan0
wlan0     Link encap:Ethernet  HWaddr 00:22:cf:66:xx:xx  
          BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

user1@plum:~$

認識され、wlan0 インターフェイスが作成されていることが確認できました。

導入しておいた wpasupplicant を利用する設定をします。
参照 : Debian Wiki - WiFi HowToUse

user1@plum:~$ sudo nano -w /etc/network/interfaces

“wlan0” の設定を追加します。
“wpa-ssid”, “wpa-psk” はそれぞれ接続するアクセスポイントのSSID, プリシェアードキーを設定してください。

暗号キーを設定してますので、一般ユーザで読めないよう、忘れずにファイルのパーミッションを適切に設定しておいてください。

user1@plum:~$ sudo chmod 640 /etc/network/interfaces
user1@plum:~$ ls -l /etc/network/interfaces
-rw-r----- 1 root root 497 Apr 16 14:57 /etc/network/interfaces
user1@plum:~$ cat /etc/network/interfaces
cat: /etc/network/interfaces: Permission denied
user1@plum:~$ 

ifup コマンドで接続します。

user1@plum:~$ sudo ifup wlan0
dhcpcd.sh: interface wlan0 has been configured with new IP=192.168.253.212
user1@plum:~$

user1@plum:~$ ifconfig wlan0
wlan0     Link encap:Ethernet  HWaddr 00:22:cf:66:xx:xx  
          inet addr:192.168.253.212  Bcast:192.168.253.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::222:cfff:fe66:xxxx/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:9 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:16 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:1383 (1.3 KB)  TX bytes:2040 (2.0 KB)

user1@plum:~$

Kernelのログを見ると、このように記録されています。

[ 2288.048683] rtl8192cu: MAC auto ON okay!
[ 2288.065009] rtl8192cu: Tx queue select: 0x05
[ 2288.440590] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): wlan0: link is not ready
[ 2290.860780] wlan0: authenticate with 00:0a:79:d4:xx:xx
[ 2290.884444] wlan0: send auth to 00:0a:79:d4:xx:xx (try 1/3)
[ 2290.906213] wlan0: authenticated
[ 2290.908574] wlan0: associate with 00:0a:79:d4:xx:xx (try 1/3)
[ 2290.929501] wlan0: RX AssocResp from 00:0a:79:d4:xx:xx (capab=0x431 status=0 aid=4)
[ 2290.930005] wlan0: associated
[ 2290.930333] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): wlan0: link becomes ready

『クライアントとして利用』の例で使用したデバイスでは、Ubuntu標準の hostapd ではアクセスポイントとして動作しませんので、
アクセスポイントとして動作する GW-US300MiniS を利用します。

下図のような構成とします。

設定項目としては、

• 無線LAN ネットワークアドレス設定 (/etc/network/interfaces)
• アクセスポイントの設定 (hostapd)
• DHCPサーバ、DNSサーバの設定 (dnsmasq)
• iptablesの設定²⁾ (NAPT有効化、IP FORWARDING有効化)

を設定する必要があります。

/etc/network/interfaces に、wlan0 の設定を追加します。

# interfaces(5) file used by ifup(8) and ifdown(8)
# Include files from /etc/network/interfaces.d:
source-directory /etc/network/interfaces.d

auto lo
iface lo inet loopback

auto eth0
iface eth0 inet static
	address 192.168.103.100
	netmask 255.255.103.0
	gateway 192.168.103.1
	dns-nameservers 192.168.103.1

auto eth1
iface eth1 inet static
	address 192.168.254.254
	netmask 255.255.255.0

auto wlan0
iface wlan0 inet static
	address 10.254.0.1
	netmask 255.255.255.0

hostapd の設定ファイルを作成します。
パッケージ付属のサンプル設定ファイルを雛形に、下記項目を編集します。

編集ができましたら、/etc/hostapd/hostapd.conf という名前で保存します。

起動スクリプトに、先ほど編集した設定ファイルの場所をセットします。
編集するファイルは、/etc/default/hostapd です。

# Defaults for hostapd initscript
#
# See /usr/share/doc/hostapd/README.Debian for information about alternative
# methods of managing hostapd.
#
# Uncomment and set DAEMON_CONF to the absolute path of a hostapd configuration
# file and hostapd will be started during system boot. An example configuration
# file can be found at /usr/share/doc/hostapd/examples/hostapd.conf.gz
#
DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"

# Additional daemon options to be appended to hostapd command:-
#       -d   show more debug messages (-dd for even more)
#       -K   include key data in debug messages
#       -t   include timestamps in some debug messages
#
# Note that -B (daemon mode) and -P (pidfile) options are automatically
# configured by the init.d script and must not be added to DAEMON_OPTS.
#
#DAEMON_OPTS=""

クライアントに IPアドレス, DNSサーバを自動配布するため、dnsmasq の設定ファイルを編集します。
ファイルは、/etc/dnsmasq.conf です。

ufw の設定をします。

・・・
# Set the default forward policy to ACCEPT, DROP or REJECT.  Please note that
# if you change this you will most likely want to adjust your rules
DEFAULT_FORWARD_POLICY="DROP" <---
・・・

“ACCEPT” に変更します。

・・・
# Uncomment this to allow this host to route packets between interfaces
#net/ipv4/ip_forward=1 <---
・・・

コメントを外します。

・・・
*nat
-A POSTROUTING -s 10.254.0.0/24 -o eth0 -j MASQUERADE

# don't delete the 'COMMIT' line or these rules won't be processed
COMMIT

wlan0 ⇒ eth0 へのNAPTエントリを追加します。

SSHのアクセスを許可しておかないとログインができなくなりますので、 SSHの許可をしてから ufw を有効化します。
また、DNS/DHCPも許可しておきます。

user1@plum:~$ sudo ufw allow ssh
[sudo] password for user1: 
Rules updated
Rules updated (v6)
user1@plum:~$ sudo ufw allow from any port 68 to any port 67 proto udp
Rule added
Rule added (v6)
user1@plum:~$ ufw allow 53
Rule added
Rule added (v6)
user1@plum:~$

user1@plum:~$ sudo ufw enable
Command may disrupt existing ssh connections. Proceed with operation (y|n)? y
Firewall is active and enabled on system startup
user1@plum:~$

ufw の状態を確認してみます。

user1@plum:~$ sudo ufw status
Status: active

To                         Action      From
--                         ------      ----
22                         ALLOW       Anywhere
67/udp                     ALLOW       68/udp
53                         ALLOW       Anywhere
22 (v6)                    ALLOW       Anywhere (v6)
67/udp (v6)                ALLOW       68/udp (v6)
53 (v6)                    ALLOW       Anywhere (v6)

user1@plum:~$

設定ができましたので、再起動します。

user1@plum:~$ sudo overlaycfg -s etc
user1@plum:~$ sudo reboot
user1@plum:~$ 
Broadcast message from user1@plum
	(/dev/pts/1) at 13:44 ...

v2.2.0 から、Firewall のツールを FirewallD に変更しています⁴⁾ので、設定方法が異なります。

wlan0 を “trusted” zone へ追加します。

user1@plum:~$ sudo firewall-cmd --add-interface=wlan0 --zone=trusted
success
user1@plum:~$ sudo firewall-cmd --add-interface=wlan0 --zone=trusted --permanent
success

eth0 を “external” zone へ変更します。

user1@plum:~$ sudo firewall-cmd --change-interface=eth0 --zone=external
success
user1@plum:~$ sudo firewall-cmd --change-interface=eth0 --zone=external --permanent
success

設定がうまくできてるか、クライアントから接続をしてみます。

きちんと接続できていることが確認できました。

MA-E3xx側には、次のようなログが出力されます。

Apr 17 13:47:38 localhost hostapd: wlan0: STA 00:19:d2:xx:xx:xx IEEE 802.11: authenticated
Apr 17 13:47:38 localhost hostapd: wlan0: STA 00:19:d2:xx:xx:xx IEEE 802.11: associated (aid 1)
Apr 17 13:47:38 localhost hostapd: wlan0: STA 00:19:d2:xx:xx:xx RADIUS: starting accounting session 534F5C7F-00000000
Apr 17 13:47:38 localhost hostapd: wlan0: STA 00:19:d2:xx:xx:xx WPA: pairwise key handshake completed (RSN)
Apr 17 13:47:58 localhost dnsmasq-dhcp[1172]: DHCPDISCOVER(wlan0) 10.254.0.133 00:19:d2:xx:xx:xx
Apr 17 13:47:58 localhost dnsmasq-dhcp[1172]: DHCPOFFER(wlan0) 10.254.0.133 00:19:d2:xx:xx:xx
Apr 17 13:48:01 localhost dnsmasq-dhcp[1172]: DHCPDISCOVER(wlan0) 10.254.0.133 00:19:d2:xx:xx:xx
Apr 17 13:48:01 localhost dnsmasq-dhcp[1172]: DHCPOFFER(wlan0) 10.254.0.133 00:19:d2:xx:xx:xx
Apr 17 13:48:01 localhost dnsmasq-dhcp[1172]: DHCPREQUEST(wlan0) 10.254.0.133 00:19:d2:xx:xx:xx
Apr 17 13:48:01 localhost dnsmasq-dhcp[1172]: DHCPACK(wlan0) 10.254.0.133 00:19:d2:xx:xx:xx t60
Apr 17 13:55:51 localhost hostapd: wlan0: STA 00:19:d2:xx:xx:xx WPA: group key handshake completed (RSN)

今回使用した、サンプルコンフィグファイルを置いておきます。

この例で作成したファームウェアファイルはこちらです。