Jetson Nano无线AP

Jetson Nano安装了外接的Intel无线模块以后，非常类似一个无线路由器，所以我考虑利用这个现有硬件结合 使用create_ap工具创建软AP 实现一个个人使用的无线路由器，方便我测试基于 Raspberry Pi Atlas 的 ARM架构Kubernetes 。

由于这是在ARM架构上实现无线AP，所以可以作为通用的低功耗路由器的实践基础，为后续实现无线路由交换设备做一个参考。

硬件准备

  • 无线网卡必须是 nl80211 兼容无线设备，以便支持 AP operating mode。执行 iw list 命令 interface modes 列表中包含 AP 支持:

    Supported interface modes:
         * IBSS
                 * managed
                 * AP
                 * AP/VLAN
                 * monitor
                 * P2P-client
                 * P2P-GO
                 * P2P-device

  • 我的Jetson Nano已经连接了局域网的无线AP，我的目标是构建同时作为无线 客户端 (连接现有无线局域网AP) 和无线 AP 的混合设备角色。这种模式是将软件AP作为无线中继器( wireless repeater )，就只需要一个无线设备。这个能力通过 iw list 可以检查:

    valid interface combinations:
         * #{ managed } <= 1, #{ AP, P2P-client, P2P-GO } <= 1, #{ P2P-device } <= 1,
           total <= 3, #channels <= 2

软件准备

备注

Oblique开发了 Oblique – GitHub ，是一个配置WiFi AP的脚本，不过现在已经不再维护。这个create_ap的优点是简洁，仅需要bash和相关基础工具支持。

可以采用 lakinduakash 继续维护开发的 linux-wifi-hotspot ，提供了终端和图形界面，并且支持hostspot服务运行。这个新版的linux-wifi-hotspot集成了oblique的create_ap工具逻辑，并提供了gtk图形界面配置工具。

我在 使用create_ap工具创建软AP 中已经使用过 create_ap 来创建WiFi AP，这里改为采用 linux-wifi-hotspot 来实现。

  • 在Ubuntu/Debian系统中安装以下编译安装依赖:

    sudo apt install -y libgtk-3-dev build-essential gcc g++ pkg-config make hostapd

  • 安装软件:

    git clone https://github.com/lakinduakash/linux-wifi-hotspot
cd linux-wifi-hotspot

make
sudo make install

配置AP

依然可以使用 create_ap 工具快速完成快速完成无线AP配置，并且支持bridge和NAT模式，能够自动结合 hostapd, dnsmasq 和 iptables 完成AP设置。最简单的命令如下:

create_ap wlp3s0 enp0s25 MyAccessPoint MyPassPhrase

不过，这次我们的案例要复杂一些，我们配置一个使用单一无线网卡接口实现同时连接局域网无线AP同时自己作为一个无线AP的模式。这种没有有线网络仅使用无线网卡的模式，需要先创建2个分离的虚拟接口，即这2个虚拟机接口是物理设备 wlan0 的子接口，并且具有独立的MAC地址:

iw dev wlan0 interface add wlan0_sta  type managed addr 02:68:b3:29:da:99
iw dev wlan0 interface add wlan0_ap  type managed addr 02:68:b3:29:da:98

备注

要随机生成一个MAC地址可以参考 how to generate a random MAC address from the Linux command line 基于主机名FQDN来生成MAC地址。或者使用 macchanger 来随机修改主机接口MAC地址。

  • 配置一个NAT模式的隐藏SSID:

    create_ap --hidden wlan0_ap wlan0_sta MyAccessPoint MyPassPhrase

此时终端会提示:

Config dir: /tmp/create_ap.wlan0_ap.conf.SUJxqY8y
PID: 10699
Network Manager found, set ap0 as unmanaged device... DONE
Creating a virtual WiFi interface... ap0 created.
Access Point's SSID is hidden!
Sharing Internet using method: nat
hostapd command-line interface: hostapd_cli -p /tmp/create_ap.wlan0_ap.conf.SUJxqY8y/hostapd_ctrl
Configuration file: /tmp/create_ap.wlan0_ap.conf.SUJxqY8y/hostapd.conf
Using interface ap0 with hwaddr 68:ec:c5:62:3f:6d and ssid "MyAccessPoint"
ap0: interface state UNINITIALIZED->ENABLED
ap0: AP-ENABLED

现在你拿出手机，就可以通过添加AP来连接到无线AP上。

检查生成的 /tmp/create_ap.wlan0_ap.conf.SUJxqY8y/hostapd.conf 配置文件类似如下:

beacon_int=100
ssid=MyAccessPoint
interface=ap0
driver=nl80211
channel=1
ctrl_interface=/tmp/create_ap.wlan0_ap.conf.xY8Tn75d/hostapd_ctrl
ctrl_interface_group=0
ignore_broadcast_ssid=1
ap_isolate=0
hw_mode=g
wpa=3
wpa_passphrase=MyPassPhrase
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP CCMP
rsn_pairwise=CCMP

尝试使用wlan0接口

不过，我发现，实际上 create_ap 会自动创建虚拟接口 ap0 ，看上去实际上没有使用 wlan0_ap 和 wlan_sta 接口(这两个接口还是DOWN状态)，但是如果删除了这2个虚拟接口( iw dev wlan0_sta del; iw dev wlan0_ap del ) 再使用类似命令 create_ap --hidden wlan0 wlan0 MyAccessPoint MyPassPhrase 会出现报错:

Config dir: /tmp/create_ap.wlan0.conf.9DjnL09H
PID: 22113
Network Manager found, set ap0 as unmanaged device... DONE
wlan0 is already associated with channel 44 (5220 MHz)
multiple channels supported
Creating a virtual WiFi interface... ap0 created.
ERROR: Your adapter can not transmit to channel 1, frequency band 5GHz.
Doing cleanup.. done

原因是对于5GHz无线，需要指定country code，并且由于 wlan0 已经绑定了channel 44，之前在 iw list 输出信息中显示 #channels <= 2 表明software AP必须和WiFi client连接使用相同通道，所以修改成:

create_ap --hidden --country CN -c 44 wlan0 wlan0 MyAccessPoint MyPassPhrase

可惜依然报错:

Channel number is greater than 14, assuming 5GHz frequency band
Config dir: /tmp/create_ap.wlan0.conf.qgNWN8UH
PID: 11886
Network Manager found, set ap0 as unmanaged device... DONE
wlan0 is already associated with channel 56 (5280 MHz)
multiple channels supported
Creating a virtual WiFi interface... ap0 created.
ERROR: Your adapter can not transmit to channel 44, frequency band 5GHz.
Doing cleanup.. done

脚本

为了简化方法，我目前还是没有使用daemon方式，并不是十分优雅。采用了一个手工启动脚本 hotspot

1sudo iw dev wlan0 interface add wlan0_sta  type managed addr 02:68:b3:29:da:99
2sudo iw dev wlan0 interface add wlan0_ap  type managed addr 02:68:b3:29:da:98
3sudo create_ap --daemon --hidden wlan0_ap wlan0_sta MyAccessPoint MyPassPhrase

Thinkpad x86环境create_ap

在zcloud主机(Thinkpad X220笔记本运行Arch Linux)上执行遇到问题:

sudo iw dev wlp3s0 interface add wlp3s0_sta  type managed addr 02:68:b3:29:da:99
sudo iw dev wlp3s0 interface add wlp3s0_ap  type managed addr 02:68:b3:29:da:98
sudo create_ap --daemon --hidden wlp3s0_ap wlp3s0_sta MyAccessPoint MyPassPhrase

报错:

...
WARN: Low entropy detected. We recommend you to install `haveged'`
Failed to set beacon parameters
Interface initialization failed
...

检查网卡接口:

iw list

可以看到这块无线网卡的参数:

valid interface combinations:
         * #{ managed  } <= 1, #{ AP  } <= 1,
           total <= 2, #channels <= 1, STA/AP BI must match
         * #{ managed  } <= 2,
           total <= 2, #channels <= 1

其中 #channels <= 1, STA/AP BI must match 参考 hostapd not working anymore 可知，要求sta网卡和ap网卡使用相同的channel。

所以需要先检查当前使用的通道:

iw wlp3s0 info

可以看到输出信息:

Interface wlp3s0
        ...
        channel 44 (5220 MHz), width: 20 MHz, center1: 5220 MHz
        ...

所以尝试添加 -c 44 参数:

sudo create_ap -c 44 --daemon --hidden wlp3s0_ap wlp3s0_sta MyAccessPoint MyPassPhrase

但是报错:

ERROR: Your adapter can not transmit to channel 44, frequency band 5GHz.

这个问题可能可以参考 oblique/create_ap Error while trying to establish a connection #75

备注

Turn any computer into a wireless access point with Hostapd 介绍了更为详细的手工配置方法，可以作为参考

参考