2021-05-12 14:32:11
Raspberry Pi AP功能改進: systemd服務封裝以及dnsmasq的使用
2020-06-16 17:15:05
前言
在上一篇《Raspberry pi 設定自動撥號搭建無線路由環境》一文中，筆者利用hostapd和udhcpd程式，建立無線熱點，實現地址分配以及DNS伺服器的設定。本篇將基於上一篇的環境，對樹莓派AP進行改進：使用dnsmasq代替udhcpd實現DNS以及地址租約，並將AP功能封裝成為一個服務
上一篇中使用的hostapd以及udhcpd，其方式有一些缺陷：
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使用命令列方式啟動，並未將啟動本身封裝成為一個固定的“服務”
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三代樹莓派的內建網絡卡以及筆者使用的外接網絡卡的名稱均為wlan*，在系統啟動的時候有可能造成編號的錯亂
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udhcpd服務的組態檔裡面，需要手動指定上游DNS的地址，使得調整起來並不方便
由於筆者使用的Kali系統是較新的Kali rolling，和Debian 9，Ubuntu16.04以及CentOS/RHEL 7.x一樣，已經使用systemd代替了init，因此，針對第一個缺陷，筆者使用systemd將服務進行封裝，方便進行管理。
systemd不僅能夠管理系統服務，同時對於網路進行管理。針對第二個缺陷，筆者通過利用systemd-networkd，進行網絡卡裝置的重新命名，從而避免和內建網絡卡名稱的混淆
針對第三個問題，udhcpd的靜態指定DNS的問題，這裡筆者將採用dnsmasq來代替，從而讓AP用戶端使用樹莓派的上游DNS進行名稱解析。
註：關於init以及systemd，將會在其他的博文中詳細闡述，本文以實際應用為主
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網絡卡名稱的修改
在Debian whezzy版本以及CentOS/RHEL6.x當中，我們利用編寫udev規則來修改網絡卡裝置的名稱，而現在我們能夠利用systemd-networkd，通過編寫.link檔案，達到修改網絡卡名稱的目的
我們需要查詢到我們想要的硬體資訊，通過如下命令：
linuxidc@kali:~$ sudo udevadm info -a -p /sys/class/net/wlan1...... ...... ATTR{address}=="00:11:22:33:44:55"DRIVERS=="rt2800usb"...... ......在/etc/systemd/network目錄下面建立一個.link檔案，內容如下：
linuxidc@kali:~$ sudo cat /etc/systemd/network/10-ethusb0.link [Match] MACAddress=00:11:22:33:44:55 [Link] Description=USB to Ethernet Adapter Name=ethusb0之後重新啟動開啟systemd-networkd這個服務(如果已經開啟了，可以忽略上述操作)，並且重新掛載網絡卡驅動，用ip命令可以檢視到，網絡卡名稱已經改變：
linuxidc@kali:~$ sudo systemctl enable systemd-networkd.service linuxidc@kali:~$ sudo systemctl start systemd-networkd.service linuxidc@kali:~$ modprobe -r rt2800usb linuxidc@kali:~$ modprobe rt2800usb linuxidc@kali:~$ sudo ip l sh | grep ethusb0 6: ethusb0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP mode DEFAULT group default qlen 1000之後對於hostapd的組態檔(hostapd的安裝設定過程，請詳見前言中提到的上一篇博文)，進行修改，修改之後的內容如下：
interface=ethusb0 ssid=raspberry_AP hw_mode=g channel=11 macaddr_acl=0 auth_algs=1 ignore_broadcast_ssid=0 wpa=2 wpa_passphrase=PASSWORD wpa_key_mgmt=WPA-PSK wpa_pairwise=TKIP rsn_pairwise=CCMP-
dnsmasq的安裝以及設定
下面介紹如何利用dnsmasq這個輕量級的應用來將樹莓派作為DHCP伺服器端以及本地DNS伺服器。首先簡單介紹一下dnsmasq。這是一款輕量級的設定DNS代理以及DHCP和TFTP的工具，適用於小型網路，經常用於嵌入式系統，而且Openstack當中針對虛機範例的DHCP分發功能也是由dnsmasq來完成的。
首先，安裝dnsmasq
linuxidc@kali:~$ sudo apt-get dnsmasq查詢一下dnsmasq的介紹以及都安裝了哪些內容：
linuxidc@kali:~$ dpkg-query -l dnsmasq Desired=Unknown/Install/Remove/Purge/Hold| Status=Not/Inst/Conf-files/Unpacked/halF-conf/Half-inst/trig-aWait/Trig-pend|/ Err?=(none)/Reinst-required (Status,Err: uppercase=bad) ||/ Name Version Architecture Description +++-======================-================-================-================================================== ii dnsmasq 2.76-5 all Small caching DNS proxy and DHCP/TFTP server linuxidc@kali:~$ dpkg-query -L dnsmasq /. /etc/etc/default/etc/default/dnsmasq/etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.d /etc/dnsmasq.d/README/etc/init.d /etc/init.d/dnsmasq/etc/insserv.conf.d /etc/insserv.conf.d/dnsmasq/etc/resolvconf/etc/resolvconf/update.d /etc/resolvconf/update.d/dnsmasq/lib/lib/systemd/lib/systemd/system/lib/systemd/system/dnsmasq.service /usr/usr/lib/usr/lib/resolvconf/usr/lib/resolvconf/dpkg-event.d /usr/lib/resolvconf/dpkg-event.d/dnsmasq/usr/share/usr/share/dnsmasq/usr/share/dnsmasq/installed-marker/usr/share/doc/usr/share/doc/dnsmasq linuxidc@kali:~$ sudo dpkg-query -L dnsmasq-base /. /etc/etc/dbus-1/etc/dbus-1/system.d /etc/dbus-1/system.d/dnsmasq.conf /usr/usr/sbin/usr/sbin/dnsmasq/usr/share/usr/share/dnsmasq-base/usr/share/dnsmasq-base/trust-anchors.conf /usr/share/doc/usr/share/doc/dnsmasq-base/usr/share/doc/dnsmasq-base/DBus-interface.gz /usr/share/doc/dnsmasq-base/FAQ.gz /usr/share/doc/dnsmasq-base/README.Debian /usr/share/doc/dnsmasq-base/changelog.Debian.gz /usr/share/doc/dnsmasq-base/changelog.archive.gz /usr/share/doc/dnsmasq-base/changelog.gz /usr/share/doc/dnsmasq-base/copyright/usr/share/doc/dnsmasq-base/doc.html /usr/share/doc/dnsmasq-base/examples/usr/share/doc/dnsmasq-base/examples/dnsmasq.conf.example /usr/share/doc/dnsmasq-base/setup.html /usr/share/locale/usr/share/locale/de/usr/share/locale/de/LC_MESSAGES/usr/share/locale/de/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/es/usr/share/locale/es/LC_MESSAGES/usr/share/locale/es/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/fi/usr/share/locale/fi/LC_MESSAGES/usr/share/locale/fi/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/fr/usr/share/locale/fr/LC_MESSAGES/usr/share/locale/fr/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/id/usr/share/locale/id/LC_MESSAGES/usr/share/locale/id/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/it/usr/share/locale/it/LC_MESSAGES/usr/share/locale/it/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/no/usr/share/locale/no/LC_MESSAGES/usr/share/locale/no/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/pl/usr/share/locale/pl/LC_MESSAGES/usr/share/locale/pl/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/pt_BR/usr/share/locale/pt_BR/LC_MESSAGES/usr/share/locale/pt_BR/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/locale/ro/usr/share/locale/ro/LC_MESSAGES/usr/share/locale/ro/LC_MESSAGES/dnsmasq.mo /usr/share/man/usr/share/man/es/usr/share/man/es/man8/usr/share/man/es/man8/dnsmasq.8.gz /usr/share/man/fr/usr/share/man/fr/man8/usr/share/man/fr/man8/dnsmasq.8.gz /usr/share/man/man8/usr/share/man/man8/dnsmasq.8.gz /var/var/lib/var/lib/misc由上面結果可以看到，主程式為/usr/sbin/dnsmasq，預設組態檔為/etc/dnsmasq.conf，並且在systemd下面也有dnsmasq的服務。但是在本文中，為了將dnsmasq和hostapd封裝成為一個統一的新服務，因此棄用程式包中預設安裝的dnsmasq服務以及預設的組態檔。編輯新的組態檔如下所示，下面的設定中，使用dhcp-options給用戶端傳遞DNS伺服器為樹莓派本身20.20.20.1，而樹莓派使用/etc/resolv.conf檔案作為上游的DNS伺服器進行名稱解析，而這個/etc/resolv.conf檔案在進行pon dsl-provider撥號的時候，會自動獲得。
linuxidc@kali:~$ cat /etc/dnsmasq_AP.conf #DHCP listen-address=20.20.20.1,127.0.0.1 dhcp-range=20.20.20.2,20.20.20.20,12h dhcp-option=3,20.20.20.1 user=dnsmasq #DNS no-hosts cache-size=500 resolv-file=/etc/resolv.conf-
service封裝
準備好上述過程之後，下面對於hostapd，dnsmasq進行統一的封裝。
建立/lib/systemd/system/AP.service檔案，內容如下所示。其中Unit段做描述以及服務依賴的設定；Service段做服務啟動的設定，包括開啟鏈路，設定網絡卡的IP地址，開啟hostapd服務，以及開啟dnsmasq服務；Install設定段指定該服務使用multi-user.target，對應於多使用者狀態。
[Unit] Description=AP Wants=network.target Before=network.target BindsTo=sys-subsystem-net-devices-ethusb0.device After=sys-subsystem-net-devices-ethusb0.device [Service] Type=oneshot RemainAfterExit=yesExecStart=/sbin/ip link set dev ethusb0 up ExecStart=/sbin/ip addr add 20.20.20.1/24 broadcast 20.20.20.255 dev ethusb0 ExecStart=/usr/sbin/hostapd -B /etc/hostapd/hostapd.conf ExecStart=/usr/sbin/dnsmasq -C /etc/dnsmasq_AP.conf ExecStop=/sbin/ip addr flush dev ethusb0 ExecStop=/sbin/ip link set dev ethusb0 down [Install] WantedBy=multi-user.target通過如下命令啟用該service，並設定為開機自動啟動。觀察ip地址，hostapd服務，dnsmasq服務是否已經啟動：
linuxidc@kali:~$ sudo systemctl enable AP.service linuxidc@kali:~$ sudo systemctl start AP.service linuxidc@kali:~$ ps -ef | grep -E ".*hostapd|.*dnsmasq" | grep -v greproot 1337 1 0 19:43 ? 00:00:12 /usr/sbin/hostapd -B /etc/hostapd/hostapd.conf dnsmasq 1340 1 0 19:43 ? 00:00:00 /usr/sbin/dnsmasq -C /etc/dnsmasq_AP.conf linuxidc@kali:~$ ip a sh dev ethusb0 6: ethusb0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000 link/ether c8:3a:35:d3:1b:4e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 20.20.20.1/24 brd 20.20.20.255 scope global ethusb0 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::ca3a:35ff:fed3:1b4e/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever將windows作為用戶端嘗試連線raspberry_AP，cygwin輸出資訊如下：
無線區域網介面卡 無線網路連線: 連線特定的 DNS 字尾 . . . . . . . : 描述. . . . . . . . . . . . . . . : Realtek RTL8723AE Wireless LAN 802.11n PCI-E NIC 實體地址. . . . . . . . . . . . . : FF-FF-FF-FF-FF-FF DHCP 已啟用 . . . . . . . . . . . : 是 自動設定已啟用. . . . . . . . . . : 是 本地連結 IPv6 地址. . . . . . . . : fe80::c011:2b50:411b:56b7%38(首選) IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 20.20.20.8(首選) 子網掩碼 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0 獲得租約的時間 . . . . . . . . . : 2017年5月14日 19:46:52 租約過期的時間 . . . . . . . . . : 2017年5月15日 7:46:52 預設閘道器. . . . . . . . . . . . . : 20.20.20.1 DHCP 伺服器 . . . . . . . . . . . : 20.20.20.1 DHCPv6 IAID . . . . . . . . . . . : 810821406 DHCPv6 用戶端 DUID . . . . . . . : 00-01-00-01-1C-58-D9-FD-44-8A-5B-ED-33-CF DNS 伺服器 . . . . . . . . . . . : 20.20.20.1 TCPIP 上的 NetBIOS . . . . . . . : 已啟用嘗試ping一下偉大的百度：
[linuxidc.com] ping www.baidu.com 正在 Ping www.a.shifen.com [111.206.223.206] 具有 32 位元組的資料: 來自 111.206.223.206 的回復: 位元組=32 時間=7ms TTL=56 來自 111.206.223.206 的回復: 位元組=32 時間=13ms TTL=56 來自 111.206.223.206 的回復: 位元組=32 時間=12ms TTL=56 來自 111.206.223.206 的回復: 位元組=32 時間=9ms TTL=56 111.206.223.206 的 Ping 統計資訊: 封包: 已傳送 = 4，已接收 = 4，丟失 = 0 (0% 丟失)， 往返行程的估計時間(以毫秒為單位): 最短 = 7ms，最長 = 13ms，平均 = 10ms至此，樹莓派AP改造完畢！
Raspberry Pi（樹莓派）上從零開始構建Linux系統（簡稱PiLFS） http://www.linuxidc.com/Linux/2017-01/139538.htm
Raspberry Pi（樹莓派）上安裝Raspbian（無路由器，無顯示器） http://www.linuxidc.com/Linux/2017-01/139211.htm
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