ラズパイを使ってwifiのアクセスポイントを作成し、インターネットに接続する話

2025年1月8日 11:32

おはこんばんちわ。
自宅にどうしても無線のアクセスが悪い部屋があり、少し困っていました。丁度持て余しているラズベリーパイがあったため、こいつを中継地点に改造して使うことにしました。
せっかくなので備忘録として構築記事を載せておきます。

設定確認

ラズパイの4 ModelB 4GBを使います。

$ cat /etc/os-release
PRETTY_NAME="Raspbian GNU/Linux 11 (bullseye)"
NAME="Raspbian GNU/Linux"
VERSION_ID="11"
VERSION="11 (bullseye)"
VERSION_CODENAME=bullseye
ID=raspbian
ID_LIKE=debian
HOME_URL="http://www.raspbian.org/"
SUPPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianForums"
BUG_REPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianBugs"

構成

構成はこんな感じ。ラズパイをAP＋クライアントモードで動かします。
目標はラズパイ経由でのインターネット接続までです。

では早速作っていきましょう！

仮想インターフェースの作成

まずは、アクセスポイントとして使う仮想インターフェースを設定します。
現在の設定をiw devで確認します。

iw dev は、Linux の無線ネットワークインターフェースに関する情報を表示するコマンドです。このコマンドは、無線インターフェースの状態や設定、接続情報を確認するために使用されます。

$ iw dev
phy#0
        Unnamed/non-netdev interface
                wdev 0x2
                addr da:3a:dd:7f:8c:48
                type P2P-device
                txpower 31.00 dBm
        Interface wlan0
                ifindex 3
                wdev 0x1
                addr d8:3a:dd:7f:8c:48
                ssid Buffalo-A-0C8A
                type managed
                channel 36 (5180 MHz), width: 80 MHz, center1: 5210 MHz
                txpower 31.00 dBm

wlan0というインターフェースがあることが確認できます。
このwlan0はwifiにつながるインターフェースなので、アクセスポイントとして使う仮想インターフェースを作成し、仮想インターフェースにはwlan0と同じMACアドレスを設定します。

$ sudo iw phy phy0 interface add ap0 type __ap
$ sudo ip link set ap0 address d8:3a:dd:7f:8c:48

設定を確認します。

$ iw dev
phy#0
        Interface ap0
                ifindex 4
                wdev 0x3
                addr d8:3a:dd:7f:8c:48
                type AP
                channel 36 (5180 MHz), width: 80 MHz, center1: 5210 MHz
                txpower 31.00 dBm
        Unnamed/non-netdev interface
                wdev 0x2
                addr da:3a:dd:7f:8c:48
                type P2P-device
                txpower 31.00 dBm
        Interface wlan0
                ifindex 3
                wdev 0x1
                addr d8:3a:dd:7f:8c:48
                ssid Buffalo-A-0C8A
                type managed
                channel 36 (5180 MHz), width: 80 MHz, center1: 5210 MHz
                txpower 31.00 dBm

ap0というインターフェースが作成されていることが確認できます。
次は、再起動後もap0が使えるように起動時設定を行っていきます。

$ sudo vim /etc/udev/rules.d/99-ap0.rules

中身は下記。MACアドレスは書く環境にて合わせてください。

SUBSYSTEM=="ieee80211", ACTION=="add|change", ATTR{macaddress}=="d8:3a:dd:7f:8c:48", KERNEL=="phy0", \
  RUN+="/sbin/iw phy phy0 interface add ap0 type __ap", \
  RUN+="/bin/ip link set ap0 address d8:3a:dd:7f:8c:48"

設定ができたら、リブートして、ap0の設定ができているか確認しましょう。

パッケージのインストール

次にhostapdとdnsmasqをインストールします。

 $ sudo apt install hostapd dnsmasq

DHCPの設定

DHCPサーバ側の設定をします。
dnsmasqの設定ファイルを編集します。

$ sudo vim /etc/dnsmasq.conf

/etc/dnsmasq.confに以下を追記します。
ここにDHCPで配布したいIP範囲を記載します。有効期間は12時間までなら同じ接続に同じIPを振る設定になっています。
また、dhcp-optionにてゲートウェイとDNSサーバ(ここではGoogle)を指定しています。

interface=ap0
dhcp-range=192.168.12.16,192.168.12.32,255.255.255.0,12h
dhcp-option=3,192.168.12.1
dhcp-option=6,8.8.8.8,8.8.4.4

次に自身のIPアドレスを固定するために、DHCPクライアントの設定ファイルを編集します。

$ sudo vim /etc/dhcpcd.conf

設定ファイルに以下追記します。

interface ap0
static ip_address=192.168.12.1/24
nohook wpa_supplicant

hostapdの設定

hostapd は、Linux 上で Wi-Fi アクセスポイントを作成するためのデーモン（サービス）です。これを使うことで、Wi-Fi インターフェースをアクセスポイントとして設定し、クライアントデバイス（例えば、スマートフォンやPC）に無線接続を提供することができます。
/etc/hostapd/hostapd.conf というファイルを作成します。

$ sudo vim /etc/hostapd/hostapd.conf

以下のように設定を記述します。
SSIDとパスワードは任意の値を設定してください。
チャネルは1~13までが利用できるようです。

ctrl_interface=/var/run/hostapd      # hostapd の制御インターフェースのソケットのパス
ctrl_interface_group=0               # 制御インターフェースにアクセスできるグループ（0 は root）
interface=ap0                      # 使用する無線インターフェース
driver=nl80211                       # 使用するドライバ
ssid=RASPI_NO_SSID                   # ネットワーク名（SSID）
hw_mode=g                            # 無線規格 (g は 802.11g)
country_code=JP                      # 国コード（JP は日本）
channel=11                           # チャンネル番号
ieee80211d=1                         # 802.11d（国別規制）の有効化
wmm_enabled=0                        # WMM（Wi-Fi Multimedia）機能の無効化
macaddr_acl=0                        # MAC アドレス制限なし（制限をかける場合は 1）
auth_algs=1                          # 使用する認証方式 (1 は WPA)
wpa=2                                # WPA2 を使用
wpa_key_mgmt=WPA-PSK                 # PSK（Pre-Shared Key）による認証
wpa_passphrase=RASPI_NO_PASSWORD     # Wi-Fi パスワード
rsn_pairwise=CCMP                    # 暗号化方式（CCMP は AES を使用）

hostapdはaptでインストールしても自動では有効にならないようなので、以下のコマンドで起動時に自動でhostapdが立ち上がるように設定します。

$ sudo systemctl unmask hostapd.service
$ sudo systemctl enable hostapd.service

設定の有効化

以下のコマンドで各サービスを起動します。

$ sudo systemctl restart dhcpcd.service
$ sudo systemctl restart hostapd.service
$ sudo systemctl restart dnsmasq.service

ここまで設定すれば、ラズパイにアクセスすることができます。
ただし、IP転送設定を行っていないため、インターネットに出ることはできません。

IP転送設定

ラズパイ経由でインターネットを利用できるようにするために、IP転送設定を行います。

$ sudo vim /etc/sysctl.conf

ファイル内で、以下の行を検索し、＃コメントアウトを外して 1 に設定します。

net.ipv4.ip_forward=1

設定を即座に適用するためには、以下のコマンドを実行します。

$ sudo sysctl -p

次に、iptablesの設定を変更します。

sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o wlan0 -j MASQUERADE
sudo iptables -A FORWARD -i wlan0 -o ap0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
sudo iptables -A FORWARD -i ap0 -o wlan0 -j ACCEPT

-t nat は NAT テーブルに対して操作を行うオプションです。
-A POSTROUTING はパケットが転送された後に適用するルールを追加するオプションです。
-o wlan0 は wlan0 インターフェースを通してパケットを送信することを意味します。
-j MASQUERADE は送信元アドレスを変更（マスカレード）して転送することを意味します。

iptables の設定は再起動後にリセットされるため、永続化させる必要があります。

$ sudo apt-get install iptables-persistent
$ sudo netfilter-persistent save

これで、/etc/iptables/以下に設定が保存され、起動時に自動的に読み込まれます。

接続確認

携帯でもPCでも何でもよいのですが、上記で設定したネットワークIDとパスワードで接続できることを確認。インターネットに接続できていれば無事構築完了です。

ミスったこと

当初この構築で「ap0-クライアント端末(構成図で言う192.168.12.0/24の部分)」のNWと「wlan0-上位ルーター(192.168.11.0/24)」のNW範囲を被せて設計してしまっており、ルーティング部分がうまくいかずつまずきました。
やはりネットワークは難しい、初期設計が大事ですね…。APとしてローカル接続（「設定の有効化」ステップ）まではサクサク進むのでそんなに難しくはないと思います。