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Raspberry Pi AP功能改進: systemd服務封裝以及dnsmasq的使用

ap dnsmasq 樹莓派

前言
在上一篇《Raspberry pi 設置自動撥號, 搭建無線路由環境》一文中,筆者利用hostapd和udhcpd程序,創建無線熱點,實現地址分配以及DNS服務器的設置。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:

  1. 使用命令行方式啟動,並未將啟動本身封裝成為一個固定的“服務”

  2. 三代樹莓派的內置網卡以及筆者使用的外置網卡的名稱均為wlan*,在系統啟動的時候有可能造成編號的錯亂

  3. udhcpd服務的配置文件裏面,需要手動指定上遊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 9Ubuntu16.04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,同時對於網絡進行管理。針對第二個缺陷,筆者通過利用systemd-networkd,進行網卡設備的重命名,從而避免和內置網卡名稱的混淆

針對第三個問題,udhcpd的靜態指定DNS的問題,這裏筆者將采用dnsmasq來代替,從而讓AP客戶端使用樹莓派的上遊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


  • 網卡名稱的修改
    Debian whezzy版本以及CentOS/RHEL6.x當中,我們利用編寫udev規則來修改網卡設備的名稱,而現在我們能夠利用systemd-networkd,通過編寫.link文件,達到修改網卡名稱的目的

我們需要查詢到我們想要的硬件信息,通過如下命令:

[email protected]:~$ sudo udevadm info -a -p /sys/class/net/wlan1
......
......
ATTR{address}=="00:11:22:33:44:55"
DRIVERS=="rt2800usb"
......
......

在/etc/systemd/network目錄下面創建一個.link文件,內容如下:

[email protected]:~$ sudo cat /etc/systemd/network/10-ethusb0.link
[Match]
MACAddress=00:11:22:33:44:55
[Link]
Description=USB to Ethernet Adapter
Name=ethusb0

之後重啟開啟systemd-networkd這個服務(如果已經開啟了,可以忽略上述操作),並且重新掛載網卡驅動,用ip命令可以查看到,網卡名稱已經改變:

[email protected]:~$ sudo systemctl enable systemd-networkd.service
[email protected]:~$ sudo systemctl start systemd-networkd.service
[email protected]:~$ modprobe -r rt2800usb
[email protected]:~$ modprobe rt2800usb
[email protected]:~$ 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的配置文件(hostapd的安裝配置過程,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的安裝以及配置
    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服務端以及本地DNS服務器。首先簡單介紹一下dnsmasq。這是一款輕量級的配置DNS代理以及DHCP和TFTP的工具,適用於小型網絡,經常用於嵌入式系統,而且Openstack當中針對虛機實例的DHCP分發功能也是由dnsmasq來完成的。

首先,安裝dnsmasq

[email protected]:~$ sudo apt-get dnsmasq

查詢一下dnsmasq的介紹以及都安裝了哪些內容:

[email protected]:~$ 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



[email protected]:~$ 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


[email protected]:~$ 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,主程序為/usr/sbin/dnsmasq,默認配置文件為/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,因此棄用程序包中默認安裝的dnsmasq服務以及默認的配置文件。編輯新的配置文件如下所示,下面的配置中,使用dhcp-options給客戶端傳遞DNS服務器為樹莓派本身20.20.20.1,而樹莓派使用/etc/resolv.conf文件作為上遊的DNS服務器進行名稱解析,而這個/etc/resolv.conf文件在進行pon dsl-provider撥號的時候,會自動獲得。

[email protected]:~$ 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。

創建/lib/systemd/system/AP.service文件,內容如下所示。其中Unit段做描述以及服務依賴的配置;Service段做服務啟動的配置,包括開啟鏈路,配置網卡的IP地址,開啟hostapd服務,以及開啟dnsmasq服務;Install配置段指定該服務使用multi-user.target,對應於多用戶狀態。

[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=yes
ExecStart=/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

通過如下命令激活該service,並設置為開機自動啟動。觀察ip地址,hostapd服務,dnsmasq服務是否已經啟動:

[email protected]:~$ sudo systemctl enable AP.service
[email protected]:~$ sudo systemctl start AP.service

[email protected]:~$ ps -ef | grep -E ".*hostapd|.*dnsmasq" | grep -v grep
root 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

[email protected]:~$ 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作為客戶端嘗試連接raspberry_AP,cygwin輸出信息如下:

無線局域網適配器 無線網絡連接: 連接特定的 DNS 後綴 . . . . . . . : 
描述. . . . . . . . . . . . . . . : Realtek RTL8723AE Wireless LAN 802.11n PCI-E NIC 
物理地址. . . . . . . . . . . . . : FF-FF-FF-FF-FF-FF 
DHCP 已啟用 . . . . . . . . . . . : 是 
自動配置已啟用. . . . . . . . . . : 是 
本地鏈接 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 
默認網關. . . . . . . . . . . . . : 20.20.20.1 
DHCP 服務器 . . . . . . . . . . . : 20.20.20.1 
DHCPv6 IAID . . . . . . . . . . . : 810821406 
DHCPv6 客戶端 DUID . . . . . . . : 00-01-00-01-1C-58-D9-FD-44-8A-5B-ED-33-CF 
DNS 服務器 . . . . . . . . . . . : 20.20.20.1 
TCPIP 上的 NetBIOS . . . . . . . : 已啟用

嘗試ping一下偉大的百度

[jiangche00.jiangche00-PC]  ping www.baidu.com 
正在 Ping www.a.shifen.com [111.206.223.206] 具有 32 字節的數據: 
來自 111.206.223.206 的回復: 字節=32 時間=7ms TTL=56 
來自 111.206.223.206 的回復: 字節=32 時間=13ms TTL=56 
來自 111.206.223.206 的回復: 字節=32 時間=12ms TTL=56 
來自 111.206.223.206 的回復: 字節=32 時間=9ms TTL=56 

111.206.223.206 的 Ping 統計信息: 
數據包: 已發送 = 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!

本文出自 “技術成就夢想” 博客,請務必保留此出處http://jiangche00.blog.51cto.com/4377920/1925623

Raspberry Pi AP功能改進: systemd服務封裝以及dnsmasq的使用