用Raspberry Pi制作无线路由过程的札记3-开机自动启用无线路由功能的相关系统配置

安装好无线网卡的驱动和hostap之后，需要进行一些系统配置，以便每次启动操作系统的时候就会自动启动无线路由功能，而无须手工重复相同的配置工作。配置好后，RPi就可以完全脱离显示器，成为一个独立的无线路由使用了。

1、网络接口

现在RPi的网络拓扑结构是：有线ADSL+无线AP。
RPi负责发起ADSL连接请求，IP地址直接从ISP获取，所以只须在操作系统启动时启用有线网络接口即可，无须其他设置。但是Arch Linux ARM默认安装时会给有线网络接口启用DHCPC服务，即DHCP客户端服务。而IP地址的获取已由Moderm来负责，DHCPC便是多余的。再者，启用了它，会导致每次系统启动时报告DHCPC启动错误的信息。所以，干脆把有线网络接口上的DHCPC给关掉：

1. [root@alarmpi ~]# systemctl disable dhcpcd@eth0

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而无线网络接口则需要一个静态IP，这些可以通过编写一个配置文件和一个systemd脚本来让系统在每次启动时自动配置。首先建立一个配置文件，用来定义接口及其IP等网络配置信息：

1. interface=wlan0
   
2. address=10.0.0.1
   
3. netmask=24
   
4. broadcast=10.0.0.255
   
5. gateway=10.0.0.1

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配置文件里定义了网络接口wlan0的IP地址、子网掩码、广播地址及网关。将它保存为/etc/conf.d/wifi，接下来是建立下面的systemd脚本：

1. [Unit]
   
2. Description=Static IP Connectivity (%i)
   
3. Wants=network.target
   
4. Before=network.target
   
5. BindsTo=sys-subsystem-net-devices-%i.device
   
6. After=sys-subsystem-net-devices-%i.device
   
7. 
   
8. [Service]
   
9. Type=oneshot
   
10. RemainAfterExit=yes
    
11. EnvironmentFile=/etc/conf.d/wifi
    
12. ExecStart=/sbin/ip link set dev ${interface} up
    
13. ExecStart=/sbin/ip addr add ${address}/${netmask} broadcast ${broadcast} dev ${interface}
    
14. ExecStop=/sbin/ip addr flush dev ${interface}
    
15. ExecStop=/sbin/ip link set dev ${interface}
    
16. 
    
17. [Install]
    
18. WantedBy=multi-user.target

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把上述的内容保存到脚本文件/etc/systemd/system/network@wlan0.service。脚本文件定义了要在所以有网络服务启动前运行，即Before=network.target，这样就可以保证它在设置了指定的静态IP后才开始工作。[Service]段只的EnvironmentFile中就是上面创建的配置文件。而后面几行ExecStart就是执行网络接口配置的命令，而ExecStop则是在系统关闭前执行的，这里是几个关闭网络接口的命令。
其实也可以把配置文件的内容直接写入systemd脚本文件，而分成两个文件是为了便于日后修改相关的网络配置时，不会影响到脚本文件。
创建好这两个文件后，就可以通过

1. [root@alarmpi ~]# systemctl enable network@wlan0

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来启用systemd脚本，每次系统启动时都会进行指定的网络设置，这样wlan0每次会被设置相同的静态IP及其他网络参数。

2、DHCP

在客户端通过AP连接到RPi时，需要一个IP才能与AP通信，而且这个IP必须在同一个网段里。如果让客户端自己定义IP的话就容易造成IP冲突，所以最好采用动态IP分配，即要用到DHCP。如果系统里还没有安装DHCP，可以通过pacman来安装：

1. [root@alarmpi ~]# pacman -S dhcp

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编辑文件/etc/conf.d/dhcp，在里面的DHCP4_ARGS（IPv6为DHCP6_ARGS）参数里添加需要使用DHCP服务的网络接口：

DHCP4_ARGS="-q wlan0"

然后，编辑文件/etc/dhcpd.conf，加入使用DHCP的子网配置信息：

1. subnet 10.0.0.0 netmask 255.255.255.0 {
   
2.         range 10.0.0.10 10.0.0.100;
   
3.         option routers 10.0.0.1;
   
4.         option domain-name-servers 8.8.8.8, 8.8.4.4;
   
5.         option broadcast-address 10.0.0.255;
   
6. }

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这里设置了DHCP分配的IP范围是10.0.0.10~10.0.0.100，也就是客户端所获得的IP地址就在10.0.0.10~10.0.0.100范围内。option routers设置的是客户端使用的网关。option domain-name-servers设置的是客户端使用的DNS，这里使用了Google的DNS服务器8.8.8.8和8.8.4.4。其实也可以把ISP分配的DNS地址加在这两个地址前面，毕竟它们应该是本地最快的DNS。如果ISP的DNS地址改变了，并且没有及时更新这里的DNS设置，则前两个ISP的DNS解析失败后就会使用Google的DNS，还是可以正常解析域名。
完成DHCP的配置后，就可以通过

1. [root@alarmpi ~]# systemctl start dhcpd4

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来启动DHCP服务，要在系统启动时自动启动DHCP服务，还需要执行：

1. [root@alarmpi ~]# systemctl enable dhcpd4

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3、iptables

经过了上述的配置后，即使客户端能够连接上AP，但依然无法访问Internet。要让无线客户端共享RPi的ADSL有线网络，除了提供相关的接入设施外，RPi还要负责数据交换，即能将内网的数据发送到指定的外网位置，也要将响应数据发送到相应的内网位置。完成这项工作的就是iptables。iptables作为Linux内核的一部分，提供了数据包过滤及转发的功能。iptables因为其灵活的数据包处理能力而成为Linux系统中的防火墙工具。而这里用到的是iptables的SNAT（源地址转发）功能。要使用SNAT，先要打开内核IP转发功能：

1. [root@alarmpi ~]# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

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然后向iptables的nat表中添加转发规则。ADSL对应的网络接口是ppp0，要将数据包转发到ppp0去，故需要向iptables的nat表添加一条转发规则：

1. [root@alarmpi ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -O ppp0 -j MASQUERADE

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由于ADSL使用的是动态IP，所以使用-j MASQUERADE目标来获取ppp0当前分配到的IP。
现在就可以使用已经连接到RPi的无线客户端访问外网了。不过，iptables的规则只要系统启动后设置才有效，重新启动后就会被清除，所以要想每次启动都自动开启这个转发规则就得将iptables的规则保存下来。可以使用iptables-save来保存：

1. [root@alarmpi ~]# iptables-save > /etc/iptables/iptables.rules

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之所将iptables的规则保存在/etc/iptables/iptables.rules文件中，是因为系统中已经有一个iptables的systemd脚本。如果启用了它，会在每次系统启动的时候执行iptables-restore来恢复/etc/iptables/iptables.rules文件中保存的规则到iptables中去，这样就可以实现系统启动自动加载所需要的iptables规则了。别忘了还要启用iptables的systemd脚本：

1. [root@alarmpi ~]# systemctl enable iptables

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4、系统时间

RPi内部没有时钟，所以每次启动RPi时，系统时间都是从1970年1月1日0时0分0秒开始。外加一个时钟感觉没有必要，因为可以用网络对时来取代。实现网络对的就是openntpd服务。通过systemd即可启用它：

1. [root@alarmpi ~]# systemctl enable openntpd

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但总发现一个问题就是，openntpd似乎与adsl一起启动。这样就会导致如果openntpd启动的时候ADSL还没有连接上，系统就不会立即获取正确的时间，而导致启动之后的一段时间内都会停留在原始时间里。造成这个问题的原因在于openntpd的启动是在网络初始化之后，而不是在ADSL之后。而现在的情况是没有连上ADSL之前openntpd都无法连接到Internet授时服务器，也就是不能给系统设置正确的时间。为了避免这个问题，可以通过修改openntpd的systemd脚本中的启动依赖关系来实现。修改openntpd的systemd脚本文件/usr/lib/systemd/system/openntpd.service，将其中的After=network.target改成After=adsl.service即可。
时间正确后还需要设置一下时区。使用systemd脚本的方法很简单，只须执行：

1. [root@alarmpi ~]# timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

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即可。
虽然时间对于无线路由功能的影响不大，但会对系统中的其他模块的工作造成一定的影响，如文件系统、数据包处理等。所以推荐完成这一步的配置，以便RPi能运行在正确的时间上。

5、PPTP VPN

至此用RPi制作的无线路由就可以投入使用了。不过在使用过程中，还是发现了一些问题：客户端无法连接PPTP协议的VPN服务器。google一下，发现是需要加载ip_nat_pptp模块：

1. [root@alarmpi ~]# modprobe ip_nat_pptp

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但这样需要在每次连接VPN前都加载一次，太麻烦了！简单点，用上一篇文章的加载无线网卡驱动模块的方法。在/etc/modules-load.d目录中创建一个文件nf_nat_pptp.conf，在里打上：

1. ip_nat_pptp

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后保存即可。

6、系统语言

虽然系统语言配置与路由的使用无关，只是因为系统是新装，所以也把它作为系统配置的一部分罢了。通过

1. [root@alarmpi ~]# locale -a

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列表当前系统已经启用的语言。但此时会看到几条信息：

1. locale: Cannot set LC_CTYPE to default locale: No such file or directory
   
2. locale: Cannot set LC_MESSAGES to default locale: No such file or directory
   
3. locale: Cannot set LC_COLLATE to default locale: No such file or directory

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这是因为系统还没有启用相应的语言，而且在启动一些和语言相关的程序或服务时，也会收到类似的locale没有设置的错误信息。
要解决这个问题，需要先编辑/etc/locale.gen文件，将要使用语言项目前面的#去掉，保存文件，执行：

1. [root@alarmpi ~]# locale-gen

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系统就开始生成需要的语言。最后通过下面的命令来设置系统全局的locale（假设这里设置系统的locale为zh_CN.utf8）：

1. [root@alarmpi ~]# localectl set-locale LANG="zh_CN.utf8"

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执行上述的命令后，你所设置的语言就会添加到/etc/rc.conf文件中。下次启动系统时就会自动启用相应的语言了。

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