Настройка точки доступа стандарта 802.11n в Linux. Чипсет ralink 3062.

Я уже изучал тему создания точки доступа wifi и в частности поддержки unix стандарта 802.11n в статье Обзор роутерного дистрибутива pfSense. Тогда у меня не получилось сделать wifi точку доступа, из-за ограничения железа и драйверов. И вот спустя почти год я решил снова поднять этот вопрос уже c новой сетевой wifi картой современного стандарта N. Все это делалось, чтобы заменить wifi роутер 802.11b/g стандарта с наименьшими затратами.
Чтобы не усложнять статью принял самую простую структуру сети и вводные данные:

• Один проводной интерфейс подключен к провайдеру сети интернет
• Wifi miniPCI должна подключать клиентов в режиме точки доступа
• Подключенные по wifi клиенты должны иметь возможность выходить в интернет
• Настройка сервера для других клиентов кроме wifi (например по второму проводному интерфейсу) не будет

Примечание: Данная статья ориентирована на пользователей уже знакомых с системой linux. Некоторые вещи в статье будут упущены или расписаны не так подробно. В любом случае все что неясно можно спросить в комментариях к статье.

Еще раз изучив многие документы поддержки чипов в unix я пришел к выводу, что для построения точки доступа (AP – Access Point) стандарта 802.11n лучше других поддерживаются чипы ralink и atheros. Насчет atheros смотрите чтобы была поддержка в ядре модулем ath9k или carl9170 и ни в коем случае не берите чипы atheros, которые поддерживаются драйверами madwifi!
Т.к. у меня аппаратная часть компьютера накладывала ограничения по высоте карты, то после долгих поисков была куплена карта EWM-W130M (также ее еще продают под названием Delock WLAN MiniPCI Modul 2T2R 300Mbps) на чипсете ralink 3062. Мне все это обошлось в 22€ и 1,5недели ожидания 🙂

Сетевая карта Wifi MIniPCI 802.11n от фирмы Delock

Характеристики карты показать

Итак, карта вставлена, дистрибутив – мой любимый Slackware версии 13.37.

Поддержка чипсета ralink в ядре Linux

Не зная что меня ждет впереди 3 вечера чтения мануалов и танцев с бубном вокруг компьютера я радостно набрал команду

 lspci -v 

увидел, что сетевая карта определилась

 
01:06.0 Network controller: Ralink corp. Device 3062
        Subsystem: Ralink corp. Device 3062
        Flags: bus master, slow devsel, latency 32, IRQ 19
        Memory at e8120000 (32-bit, non-prefetchable) [size=64K]
        Capabilities: [40] Power Management version 3
        Kernel driver in use: rt2800pci
        Kernel modules: rt2800pci

Модуль ядра rt2800pci был загружен, но дальше ничего не заработало. Интерфейс карты не хотел подниматься, т.к. он не был создан. Я вручную выгрузил-загрузил модуль rt2800pci, но интерфейс сетевой так и не появился. Погуглив я понял, что в моем ядре 2.6.37.6 чипсет 3062 не поддерживается, а в ядре 2.6.39.4 поддержка чипсета уже была.
На конец 2011 года модулем rt2800pci официально поддерживаются следующие чипы:
RT2760, RT2790, RT2860, RT2890, RT3060, RT3062, RT3090, RT3091, RT3092, RT3390, RT3562, RT3592, RT5390
Насчет, что в каком ядре появилось не могу сказать, надо смотреть changelog ядер. Если у вас ядро 2.6.39 или новее и в dmesg нет никаких ошибок по загрузке модулей, то можете смело переходить к настройке программ hostapd, dhcpd, iptables.
Но если вы видите в syslog или dmesg

phy0 -> rt2x00lib_request_firmware: Error - Failed to request Firmware.

то надо поставить firmware wifi карточки. Например для ubuntu это пакет firmware-ralink

sudo apt-get install firmware-ralink

после установки в каталоге /lib/firmware должны появиться файлы rtXXXX.bin.
Файлы последних firmware можно скачать отдельно для вашей карты с сайта ralink или найти ссылку на сайте http://wireless.kernel.org. После скачиваний firmware их достаточно скопировать в каталог /lib/firmware и перегрузить модуль ядра rt2800pci.
Выложил firmware для ralink, которые использовал у себя.

Установка модулей ядра ralink

К несчастью мне не повезло, да еще я пошел не в том направлении 🙂 Решив не обновлять ядро, я скачал драйвера чипсета с сайта ralink версии 2.4.1.1.
Забегая вперед скажу – это было ошибкой и построить точку доступа у меня не получилось.
После компиляции модуля ядра rt3062sta и его загрузки, интерфейс сетевой ra0 поднялся без проблем. Чтобы старый модуль rt2800pci не загружался при старте системы я его прописал в файл /etc/modprobe.d/blacklist.conf.
Фактически дальше этого у меня дело не сдвинулось. После детального изучения инструкций, шаманства с настройками компиляции модуля rt3062sta сетевая не хотела работать в режиме точки доступа. Максимум что можно сделать на этом модуле это поднять режим Ad-Hoc. Но данный режим строго ограничен по скорости и скоростей выше 802.11b/g из него не получить, плюс выяснилось что данный модуль даже в режиме Ad-Hoc не работает с шифрованием.. Подключаемые компьютеры просили пароль сети, но он не распознавался. А если делать Ad-Hoc с открытым доступом, то все подключалось.. Работа модуля rt3062sta в режиме клиента к другим точкам доступа не проверялась.
Вывод по работе rt3062sta (rt3562sta):

• Нет возможности работы сетевой в режиме AP
• Скорость работы Ad-Hoc только в режиме 802.11b/g
• Не работает режим шифрования в режиме Ad-Hoc

На этом выводе мой первый вечер настройки закончился 🙂 Специально описал все пункты здесь, т.к. информации в сети по этому делу я встречал крайне мало.

В итоге если ядро у вас старое, то надо либо его обновить до 2.6.39 и выше, либо поставить скомпилировать модули ядра из пакета compat-wireless. Самые последние (возможно нестабильные) драйвера compat-wireless можно скачать по ссылке. Но эти драйвера тоже имеют ограничение на версии ядра, не ниже 2.6.26, иначе они просто не соберутся.
Важно! Перед компиляцией compat-wireless требуется установить исходники (kernel-devel) своего ядра.
Распаковываем compat-wireless-2.6.tar.bz2 и собираем только модули нужного чипсета. Для моего случая rt2x00. Посмотреть все модули, которые включены в compat-wireless можно через скрипт

root@lex:/usr/src/compat-wireless-2011-12-13# ./scripts/driver-select 

Вывод скрипта показать

Usage: ./scripts/driver-select [  |  | restore ]
Supported 802.11 drivers:
        ath5k
        ath9k
        ath9k_htc
        carl9170
        ath6kl
        b43
        zd1211rw
        rt2x00
        wl1251
        wl12xx
        brcmsmac
        brcmfmac

Supported group drivers:
        atheros <  ath5k ath9k carl9170 zd1211rw ath6kl >
        ath <  ath5k ath9k carl9170 ath6kl >
        brcm80211 <  brcmsmac brcmfmac >
        intel <  iwlwifi, iwlegacy >
        rtl818x <  rtl8180 rtl8187 >
        rtlwifi <  rtl8192ce >
        wl12xx <  wl1251 wl12xx (SPI and SDIO)>

Supported group drivers: Bluetooth & Ethernet:
        atlxx <  atl1 atl2 atl1e atl1c >
        bt <  Linux bluetooth drivers >
Restoring compat-wireless:
        restore: you can use this option to restore compat-wireless to the original state

root@lex:~# cd /usr/src/compat-wireless-2011-12-13
root@lex:/usr/src/compat-wireless-2011-12-13# ./scripts/driver-select rt2x00
root@lex:/usr/src/compat-wireless-2011-12-13#make
root@lex:/usr/src/compat-wireless-2011-12-13#make install

У меня модули ядра и их зависимости установились в папку /lib/modules/<версия текущего ядра>/updates. Старые модули ядра так и остались лежать на прежних местах.. Не знаю правильно ли я сделал, но я из папки updates заменил все старые модули на новые и выполнил команду

root@lex:depmod -a

Теперь в полной уверенности, что старые модули вычищены из системы можно перегрузиться, или вручную выгрузить старые модули и загрузить новые.
Обязательно смотрите ошибки в dmesg. Если ошибка про firmware, то в начале статьи я написал как это исправить.
Теперь при загрузке системы у меня стартуют модули

root@lex:~# lsmod | grep rt2
rt2800pci               7716  0
rt2800lib              37177  1 rt2800pci
crc_ccitt               1087  1 rt2800lib
rt2x00pci               4120  1 rt2800pci
rt2x00lib              30281  3 rt2800pci,rt2800lib,rt2x00pci
mac80211              325653  3 rt2800lib,rt2x00pci,rt2x00lib
cfg80211              151514  2 rt2x00lib,mac80211
eeprom_93cx6            1699  1 rt2800pci

а по команде iwconfig стал виден wifi интерфейс

wlan0     IEEE 802.11bgn  ESSID:off/any
          Mode:Managed  Access Point: Not-Associated   Tx-Power=20 dBm
          Retry  long limit:7   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Encryption key:off
          Power Management:off

Теперь можно в конфигах прописать ip и все что необходимо для интерфейса wlan0
В slackware прописываю в /etc/rc.inet1.conf

#Для Ralink3062
IFNAME[4]="wlan0"
IPADDR[4]="192.168.3.7"
NETMASK[4]="255.255.255.0"
USE_DHCP[4]=""
WLAN_WPADRIVER[4]="nl80211"

Теперь интерфейс будет подниматься с указанным ip при старте системы.

Настройка hostapd, dhcpd, iptables

Для организации точки доступа используется программа hostapd. На сайте hostapd можно найти последнюю версию. Я использовал последнюю на сегодняшний момент версию 0.7.3.
UPD Проверил работу этих конфигов на самой последней версии 1.0, которая вышла 10 мая 2012г. Так что все, что написано ниже применимо и к hostapd 1.0
Перед установкой программы требуется чтобы в системе стояли пакеты:

• libnl версии 1.1 (на последней версии 3.x hostpad выдавал ошибку при сборке)
• libnl-devel
• openssl-devel

Программу hostapd ставил из исходников, т.к. надо быть уверенным, что программа собрана с поддержкой нужных драйверов nl80211 и стандарта 802.11n (внимательно смотрите на описание пакета, если будете ставить из репозиториев). Также будет нелишним прочитать статью про установку и настройку hostapd.
Скопируем дефолтный файл defconfig в файл .config в папке hostapd

root@lex:/usr/src/hostapd-1.0/hostapd#cp defconfig .config

Затем раскоментируем строки в файле .config насчет драйверов и стандарта 802.11n.

CONFIG_DRIVER_NL80211=y
CONFIG_IEEE80211N=y

В итоге .config для hostapd у меня получился такой показать

interface=wlan0
driver=nl80211
macaddr_acl=0
logger_stdout=-1
logger_stdout_level=2
dump_file=/tmp/hostapd.dump
ssid=MY_SSID
channel=11
country_code=RU
hw_mode=g
wmm_enabled=1
ieee80211n=1
ht_capab=[HT40-][GF][SHORT-GI-20][SHORT-GI-40][TX-STBC][RX-STBC2]
auth_algs=1
ignore_broadcast_ssid=0
wpa=2
wpa_passphrase=Password_wifi_key
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=CCMP TKIP

Итак, небольшие комментарии к конфигу:
driver=nl80211 – так называется тип драйвера относящийся к типу mac80211. В таблице можно посмотреть кто подходит под этот тип. Чипсеты ralink подходят..
macaddr_acl=0 – точка принимает всех клиентов, если их mac адресов нет в “черном списке”. Файл “черного списка” по умолчанию находится в файле /etc/hostapd.deny. Также файл можно переопределить в конфиге переменной deny_mac_file=/etc/имя_файла. Если указать macaddr_acl=1, то будем отклонять каждого клиента кто не задан в файле accept_mac_file=/etc/hostapd.accept.
ssid=MY_SSID – имя точки доступа.
channel=11 – тут всем понятно что это :), но обратите особое внимание на канал. Не все знают что в частоте 2.4ГГц всего 3 основных канала – 1,6 и 11, вокруг которых надо и плясать. Теорию можно прочитать тут. Есть наглядная программа под windows inSSIDer для диагностики wifi сетей вокруг вашего подключения. Выбирайте наименее забитые каналы и каналы где присутствует наибольшее отрицательное dBm.
Для выбора канала под linux, окружающие ваш сети можно посмотреть командой:

root@lex:/etc# iw dev wlan0 scan

В выводе команды смотрите на номер канала и наибольший отрицательный dBm (мощность точки сигнала). Делайте выводы 🙂
hw_mode=g – Режим работы точки в IEEE 802.11g. Вот не знаю зачем при стандарте N это надо указывать, если не указать, то по умолчанию эта переменная будет ставить вообще IEEE 802.11b.. Просто задайте как я значение g, а стандарт 802.11n укажем ниже в конфиге.
wmm_enabled=1– режим приоритета мультимедиа трафика.
ieee80211n=1 – вот и указываем стандарт N нашей точки.
ht_capab=[HT40-][GF][SHORT-GI-20][SHORT-GI-40][TX-STBC][RX-STBC2] – опции wifi карточки от которых зависит быстрота нашей точки доступа, узнаются по команде

root@lex:/etc# iw list

У меня команда выводит следующее: показать

root@lex:/etc# iw list
Wiphy phy0
        Band 1:
                Capabilities: 0x2f2
                        HT20/HT40
                        Static SM Power Save
                        RX Greenfield
                        RX HT20 SGI
                        RX HT40 SGI
                        TX STBC
                        RX STBC 2-streams
                        Max AMSDU length: 3839 bytes
                        No DSSS/CCK HT40
                Maximum RX AMPDU length 65535 bytes (exponent: 0x003)
                Minimum RX AMPDU time spacing: 2 usec (0x04)
                HT RX MCS rate indexes supported: 0-15, 32
                TX unequal modulation not supported
                HT TX Max spatial streams: 2
                HT TX MCS rate indexes supported may differ
                Frequencies:
                        * 2412 MHz [1] (20.0 dBm)
                        * 2417 MHz [2] (20.0 dBm)
                        * 2422 MHz [3] (20.0 dBm)
                        * 2427 MHz [4] (20.0 dBm)
                        * 2432 MHz [5] (20.0 dBm)
                        * 2437 MHz [6] (20.0 dBm)
                        * 2442 MHz [7] (20.0 dBm)
                        * 2447 MHz [8] (20.0 dBm)
                        * 2452 MHz [9] (20.0 dBm)
                        * 2457 MHz [10] (20.0 dBm)
                        * 2462 MHz [11] (20.0 dBm)
                        * 2467 MHz [12] (20.0 dBm)
                        * 2472 MHz [13] (20.0 dBm)
                        * 2484 MHz [14] (disabled)
                Bitrates (non-HT):
                        * 1.0 Mbps
                        * 2.0 Mbps (short preamble supported)
                        * 5.5 Mbps (short preamble supported)
                        * 11.0 Mbps (short preamble supported)
                        * 6.0 Mbps
                        * 9.0 Mbps
                        * 12.0 Mbps
                        * 18.0 Mbps
                        * 24.0 Mbps
                        * 36.0 Mbps
                        * 48.0 Mbps
                        * 54.0 Mbps
        max # scan SSIDs: 4
        max scan IEs length: 2257 bytes
        Coverage class: 0 (up to 0m)
        Supported interface modes:
                 * IBSS
                 * managed
                 * AP
                 * AP/VLAN
                 * WDS
                 * monitor
                 * mesh point
        Supported commands:
                 * new_interface
                 * set_interface
                 * new_key
                 * new_beacon
                 * new_station
                 * new_mpath
                 * set_mesh_params
                 * set_bss
                 * authenticate
                 * associate
                 * deauthenticate
                 * disassociate
                 * join_ibss
                 * Unknown command (68)
                 * remain_on_channel
                 * set_tx_bitrate_mask
                 * action
                 * Unknown command (67)
                 * set_wiphy_netns
                 * set_channel
                 * Unknown command (66)
                 * Unknown command (84)
                 * Unknown command (87)
                 * Unknown command (85)
                 * connect
                 * disconnect

Запускаем hostpad командой

#hostapd /etc/hostapd.conf

для отладки можно первый раз запустить с ключом -d. Как один из критериев успешного запуска, можно опять посмотреть вывод команды iwconfig. Интерфейс wlan0 должен перейти в режим Master и должен появиться еще интерфейс mon.wlan0.

root@lex:/etc# iwconfig
skip...

wlan0     IEEE 802.11bgn  Mode:Master  Frequency:2.462 GHz  Tx-Power=20 dBm
          Retry  long limit:7   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Power Management:off

mon.wlan0  IEEE 802.11bgn  Mode:Monitor  Frequency:2.462 GHz  Tx-Power=20 dBm
          Retry  long limit:7   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Power Management:off
skip...

Убедившись в нормальном запуске hostpad, прописываем программу в автозагрузку при старте системы. В slackware это делается добавлением в файл /etc/rc.d/rc.local.

Все, самое важное позади 🙂 Устанавливаем программу для выдачи ip адресов подключаемым по wifi клиентам.
У меня dhcpd уже стояла, я только внес mac адреса в конфиг и стартанул демон dhcpd.
Мой конфиг /etc/dhcpd.conf:

default-lease-time 3600;
max-lease-time 9000;
authoritative;
log-facility local7;
subnet 192.168.3.0 netmask 255.255.255.0 {
    interface wlan0;
#    range 192.168.3.1 192.168.3.254;
    option domain-name-servers 192.168.0.1, 8.8.8.8;
    option routers 192.168.3.7;
    option broadcast-address 192.168.3.0;

    host android {
      hardware ethernet 38:16:d1:02:73:d6;
      fixed-address 192.168.3.4;}
    host mik {
      hardware ethernet 00:11:6b:60:4c:b7;
      fixed-address 192.168.3.17;}
    host linksys {
      hardware ethernet 98:fc:11:c5:81:ea;
      fixed-address 192.168.3.19;}
}

Ip адреса выдаются только тем, кто забит в конфиге dhcp сервера. Также можно расскоментировать одну строку для выдачи адресов всем кто правильно авторизуется на точке доступа..
Стартуем dhcpd, вносим изменения в стартовые скрипты системы.

Осталось настроить iptables, чтобы клиенты wifi могли выходить в интернет.
Тут я буду совсем краток. Приведу самый простой и примитивный конфиг для nat wifi адресов в интернет. Интернет висит на интерфейсе eth0.

# отключить перенаправление IP
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

# Сбрасываем цепочки правил
iptables -F
iptables -F FORWARD
iptables -F -t nat
iptables -X

# Устанавливаем политики по умолчанию
iptables -P INPUT ACCEPT
iptables -P OUTPUT ACCEPT
iptables -P FORWARD ACCEPT

#разрешение неограниченного через LOOPBACK
iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -o lo -j ACCEPT

# NAT для всех запросов
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.3.0/24 -o eth0 -j MASQUERADE

# включить перенаправление IP
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

Добавляем конфиг iptables в стартовые скрипты.
Настройка закончена, подключаемся..

Клиенты и работа точки доступа

У меня клиенты только в ОС Windows + телефон на Android.
В windows указываем тип подключения WPA2-Personal, шифрования AES, наш секретный ключ сети и подключаемся.
В моем ноутбуке dell 1720 стоит сетевая карта dell 1505 стандарта n. С него я и начал тестировать новую точку доступа.. Каково же было мое разочарование, когда ни при каких условиях wifi соединение нотебука было не выше 54Mbit/s. Обновление драйверов и даже подключение без шифрования, когда я сделал открытую точку доступа, успеха не приносило. Телефон при этом соединялся на скорости 62 или 72Mbit/s – я сделал вывод, что точка все-таки работает и дело в сетевой нотебука. На тестирование сетевой нотебука ушел последний 3 вечер, я был разочарован 🙁 В первую очередь для нотебука и планировался переход на N стандарт. Я думаю причиной такого поведения нотебука был так называемый стандарт 802.11n draft сетевой dell 1505, а сейчас выпускаются сетевые стандарта 802.11n draft2. Про совместимость этих стандартов на уровне N сети я не нашел.
Пришлось купить wifi usb linksys AE1000. И вот сразу же устанавливается соединение 300Mbit/s.

На линуксе была сделана тестовая шара для проверки реальной скорости сети.
Копирование файла с точки доступа – 11-12Mb/s:

Исходящая связь с нотебука почему-то немного меньше – 9-10Mb:

Также скорость доступа можно проверить программой iperf. Программу для windows версий 1.7.0 и 2.0.5 можно скачать тут. У меня тесты скорости не отличались от копирования в шары..

Мониторить подключенных клиентов на точке доступа можно командой

iw dev wlan0 station dump

В целом я доволен, что у меня все получилось 🙂 хотя и пришлось потратиться еще на одну wifi сетевую, которая кстати тоже на чипсете ralink.