ラズパイ２台をLANケーブル直接接続して、APIPA通信する

ラズパイZEROは、通常のUSBではなく、microUSBなので、変換アダプタが必要なのですが、それよりもポートが１つしかないのが使うときのネックになります。特にイニシャルでRasbianの設定がまったく行われていない、ダウンロードしてきたimgからインストールするとなると、OSのパッケージ更新、アップグレードから困ったちゃんになります。

インターネット通信は、無線のセットアップができていない段階では、LANアダプタをUSB接続して、有線LAN使う必要があるので、そこでUSBポート終わってしまうし、それ以前にキーボード、マウスにもUSB必要だし、USBハブ接続して、３ポートで設定するにも、消費電力の問題で接続USB機器を外したりしたときに、構成変更により、リブートを繰り返す羽目になります。

そんな時、すでにセットアップが終わっているラズパイ３などと、LANケーブルを直接、初期設定しているラズパイZEROに直付けして、通信できることを最近知りました。

DHCPでIPアドレスを配布している場合に、うまくIPアドレスを受け取れなかった端末には、169.254.0.0/16 のIPアドレス（APIPAアドレス）が割り振られることが、RFCで定義されています。この場合には、うまく通信できないと思い込んでいましたが、接続されている両方の端末が同一IPアドレス範囲で割り振られているので、端末間での通信は可能なようです。

ラズパイには、ARPスキャンするために、arp-scan をインストールし、親ラズパイ３には、ラズパイ３の持つ無線LAN接続を利用するために、ufw をインストールしておきます。
Rasbian は、2020-02-13-raspbian-buster.zip を使用しました。

SSH接続できるように、ZEROのbootパーテーションに、ｓｓｈファイルを生成しておきます。

root@r3b-bsf-zero:/home/pi# lsblk -p

NAME MAJ：MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
/dev/sda    8：0  1  7.2G  0disk
tq/dev/sda1 8：1  1  256M  0part
mq/dev/sda2 8：2  1  3.3G  0part
/dev/mmcblk0 179：0  0  29.7G  0disk
tq/dev/mmcblk0p1 179：1 0 256M  0part /boot
mq/dev/mmcblk0p2 179：2 0 29.5G 0part /

root@r3b-bsf-zero:/home/pi# sudo mount/dev/sda1/media
root@r3b-bsf-zero:/home/pi# sudo touch/media/ssh
root@r3b-bsf-zero:/home/pi# sudo umount/media
root@r3b-bsf-zero:/home/pi# sync

LANケーブル接続後、以下コマンドでAPIPAアドレスがわかります。

root@r3b-bsf-zero:/home/pi# ip addr show eth0 | grep "inet"

    inet 169.254.136.83/16 brd 169.254.255.255 scope global noprefixroute eth0
    inet6 fe80::4bc0:14a2:217c:7391/64 scope link noprefixroute

ネットワークスキャンしてみれば、相手のAPIPA・IPアドレスがわかります。

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# sudo arp-scan --local --interface eth0

Interface: eth0, datalink type: EN10MB (Ethernet)
Starting arp-scan 1.9.5 with 65536 hosts (https://github.com/royhills/arp-scan)
169.254.220.5   b8:27:eb:20:a1:42       Raspberry Pi Foundation　←ここ
^C 　←CTL+C　で脱出
root@r3b-bsf-mst:/home/pi#

デフォルトのホスト名、パスワードで、SSH接続できます。

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# ssh pi@r3b-bsf-base.local

できない場合には、APIPA・IPアドレスで接続できます。

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# ssh pi@169.254.220.5

後は、ラズパイ３の無線経由でインターネット接続できるように、ラズパイ３に設定します。

➊　ufw の自動起動設定

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# sudo systemctl enable ufw

Synchronizing state of ufw.service with SysV service script with /lib/systemd/systemd-sysv-install.
Executing: /lib/systemd/systemd-sysv-install enable ufw

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# sudo ufw enable

Command may disrupt existing ssh connections. Proceed with operation (y|n)? 　←y
Firewall is active and enabled on system startup

➋　ufw の設定で、OpenSSH、VNCの通信を許可します。

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# sudo ufw allow OpenSSH

Rule added
Rule added (v6)

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# sudo ufw allow VNC

Rule added
Rule added (v6)

➌　IP転送を許可します。

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# sudo sed -i ‘s/^#net.ipv4.ip_forward=1/net.ipv4.ip_forward=1/’ /etc/ufw/sysctl.conf
root@r3b-bsf-mst:/home/pi# sudo sed -i ‘s/DEFAULT_FORWARD_POLICY=”DROP”/DEFAULT_FORWARD_POLICY=”ACCEPT”/’ /etc/default/ufw

➍　NAPTの設定を、ネットワークアドレス　192.168.0.0/24 に対して行います。

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# vi /etc/ufw/before.rules

*nat
:POSTROUTING ACCEPT [0:0]
-A POSTROUTING -s 192.168.0.0/24 -o wlan0 -j MASQUERADE
COMMIT

を、最終尾のCOMMITの前に入れる

➎　ラズパイ３のIPアドレスを固定化させておきます。

root@r3b-bsf-mst:/home/pi# vi /etc/dhcpcd.conf

profile static_177
static ip_address=192.168.0.177

interface eth0
fallback static_177

➏　ラズパイZEROの通信は、ラズパイ３をゲートウエイとして、固定化させておきます。

root@r3b-bsf-zero:/home/pi# vi /etc/dhcpcd.conf
profile static_77
static ip_address=172.28.94.77
static routers=172.28.94.177
static domain_name_servers=8.8.8.8

interface eth0
fallback static_77