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Nexmon環境構築（for RaspberryPi）

2024/06/19に公開
Raspberry Pi
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Nexmon環境構築手順 for RaspberryPi3/4B

Nexmonは，Cypress/Bloadcom製のWI-Fiチップ向けに開発された，オープンソースCSI収集用ファームウェアパッチです．
ここでは，RaspberryPi3/4BにNexmonをインストールし，実際にCSIを取得するまでの一連の流れを説明します．

0. 初期設定

ここでは，Nexmonの環境構築を行うにあたって，Wi-Fi/SSH設定を行います．
※RaspberryPiのSDカードにイメージファイルを書き込む段階で，設定ファイルを編集して各種設定を行う方が簡単だと思います．

0.1. 起動設定

  • Nexmon対応のイメージを，RasPi ImagerでmicroSDに書き込む
  • microSDをRaspberryPiに差し込み，起動(HDMIを電源より先に挿入)
  • (推奨)sudo raspi-configコマンドで[System Option]>[Boot/Auto Login]>[Yes]をしておくと次回以降自動でログイン

0.2. Wi-Fi接続設定

  • 設定(etc)フォルダ下の，WPA認証ファイルをエディタで開く(以下，nanoエディタでの例)
$ sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
  • 以下の文を，末尾に追記・保存して閉じる(""は必要)
network={
ssid="任意のSSID"
psk="パスワード"
key_mgmt=WPA-PSK
}
  • Wi-Fiの内部ロックを外して無線LANの有効化したうえで再起動する
$ rfkill unblock wifi
$ sudo ifconfig wlan0 up
$ sudo reboot
  • ifconfigコマンドでwlan0の項目にIPアドレスが表示されていれば完了

0.3. SSH接続設定

  • SSH接続を有効にする
    sudo raspi-configコマンドで[Interfacing Options]>[SSH]>[Yes]を選択
  • RaspberryPiのIPアドレスを確認する
    ipconfigコマンドでwlan0に記載のIPアドレスを確認(記録)しておく
  • SSH接続を行うデバイスで，PowerShellを管理者権限で起動
$ ssh pi@XXX.XXX.XXX.XXX  #先ほど確認したIPアドレスを入力

1. Nexmonのインストール

  • Nexmon_csiのバイナリファイルからインストールスクリプトを実行(目安：2分)
$ sudo curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/nexmonster/nexmon_csi_bin/main/install.sh | sudo bash
$ sudo reboot

※これ以降，無線SSH接続ができなくなるため，有線SSH接続に切り替える

2. CSI収集テスト

2.1. 通信環境の確認

  • Wi-Fiアナライザなどで観測したい無線通信のチャネルと帯域幅などを確認する
  • mcpコマンドで，base64でエンコードされたパラメータ文字列を作成する
  • 出力された文字列を確認(記録)する 
$ sudo mcp -C 1 -N 1 -c チャネル/帯域幅

mcpコマンドで指定できるオプション一覧は-hで表示できる．

$ sudo mcp -h

2.2. CSI収集開始

  • 観測パラメータ文字列を設定し，モニターモードインターフェース(mon0)を追加する
$ sudo ifconfig wlan0 up
$ sudo nexutil –Iwlan0 –Iwlan0 –s500 –b –l34 –v [mcpで生成したパラメータ文字列]
$ sudo iw dev wlan0 interface add mon0 type monitor
$ sudo ip link set mon0 up
  • tcpdumpコマンドでCSIの収集を開始する
    ※ 例)1000パケットに達するまで観測し，output.pcapファイルとして出力する
$ sudo tcpdump –i wlan0 dst port 5500 –vv –w output.pcap –c 1000

次回からは，モニターモードインターフェースを追加するところから始めればいい

2.3. pcapファイルの復号

ここでは，僕が自作したプログラムを用いてpcapファイルからCSI情報をcsvファイルに抽出するプログラムの使い方を解説する．pcapファイルの復号方法が独自である場合は，見る必要はないです．

  • WinSCPなどを使用して，RaspberryPiからpcapファイルをダウンロードする
  • 「csi_changer」フォルダ内の「pcapfiles」フォルダに復号したいpcapファイルを置く
  • csi_changer.pyを起動する
$ python csi_changer.py
  • 「pcapファイル名」と「帯域幅」を入力
$ python csi_changer.py
Pcap File Name: XXX
Band Width: YYY
  • resultフォルダ内に「XXX_CSI_Amp.csv」と「XXX_CSI_Pha.csv」が出力されていれば完了

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