ラズベリーパイをWi-Fiブリッジ化する方法｜Wi-Fi信号を有線LAN接続に変換する手順

近年はあらゆる機器がWi-Fi対応しているかのように思われますが、実際には無線でインターネットに接続できないデバイスも少なくありません。そんなときに活躍するのがラズベリーパイです。ラズベリーパイを「Wi-Fiブリッジ」として使えば、Wi-Fi信号を有線LAN接続へと変換できます。

例えば、Ethernetポートしか搭載していない古いデスクトップPCを再利用したい場合や、Wi-Fi環境しかない場所で有線接続が必要な場合など、ラズベリーパイを使えば手軽かつ低コストで問題を解決できます。

ラズベリーパイをWi-Fiブリッジとして動作させる

このチュートリアルでは、ラズベリーパイをWi-Fiブリッジに変換する方法を解説します。ラズベリーパイはネットワークに無線（Wi-Fi）で接続し、その信号を有線接続へと変換します。Ethernetケーブル経由で任意のデバイスをラズベリーパイに接続すれば、そのデバイスは即座にネットワークへアクセスできるようになります。

作業を始める前に、ひとつ注意点があります。ラズベリーパイ経由でWi-Fiに接続したデバイスは、ルーターに直接接続した場合と比べて通信速度が低下する可能性が高いという点です。ただし、Ethernet専用デバイスを物理的にルーターへ配線できない状況であれば、ラズベリーパイは手軽・簡単・比較的低コストでそのデバイスをオンラインにできる優れた手段となります。

必要なもの

このチュートリアルを完了するには、以下のものを用意してください。

• Wi-Fiモジュール搭載のラズベリーパイ（Raspberry Pi Zero、3、4）で、Raspberry Pi OSが動作しているもの
• お使いのラズベリーパイに対応した電源ケーブル
• 外付けキーボードと、それをラズベリーパイに接続する手段
• HDMIまたはマイクロHDMIケーブル（ラズベリーパイのモデルにより異なる）
• 外部モニター
• Ethernetケーブル

ラズベリーパイを最新の状態にアップデートする

まだの場合は、外付けキーボードやモニターなどの周辺機器をラズベリーパイに接続し、電源をつなぎます。

作業開始前に、ラズベリーパイが最新の状態であることを確認しましょう。タスクバーの「ターミナル」アイコンをクリックして新しいターミナルを開き、以下のコマンドを実行します。

sudo apt update && sudo apt -y upgrade

ネットワークサービスのセットアップ：dnsmasqのインストール

次に、dnsmasqをインストールします。このパッケージはDNS（ドメインネームシステム）キャッシュ機能とDHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）サーバー機能を提供します。これを利用してDNSリクエストを処理することで、ラズベリーパイがEthernet専用デバイス向けのミニルーターとして動作するようになります。

dnsmasqをインストールするには、次のコマンドを実行します。

sudo apt install dnsmasq

イーサネット接続を設定する

続いて、「dhcpcd.conf」ファイルを編集し、eth0インターフェースが静的IPアドレスを使用するように設定します。設定ファイルを開くには、以下のコマンドを実行します。

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

「dhcpcd.conf」ファイルがNanoテキストエディタで開きます。ファイルに以下の内容を追加してください。

interface eth0
static ip_address=192.168.220.1/24
static routers=192.168.220.0

Ctrl + Oキーで変更内容を保存し、Ctrl + Xキーで設定ファイルを閉じます。

これらの変更は、dhcpcdサービスを再起動することで反映されます。

sudo service dhcpcd restart

dnsmasq設定ファイルの入れ替え

dnsmasqパッケージにはデフォルトの設定ファイルが付属していますが、DHCPおよびDNSトラフィックの処理方法をdnsmasqに指示するため、独自のカスタム設定に置き換える必要があります。

変更を加える前に、元のdnsmasq.confファイルをリネームして退避させておきましょう。

sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.original

新しい設定ファイルを作成して編集用に開きます。

sudo nano /etc/dnsmasq.conf

Nanoテキストエディタでdnsmasq.confファイルが表示されます。以下の内容を追記してください。

interface=eth0
listen-address=192.168.220.1
bind-interfaces
server=8.8.8.8
domain-needed
bogus-priv
dhcp-range=192.168.220.50,192.168.220.150,12h

Ctrl + Oキーで変更を保存し、Ctrl + Xキーで設定ファイルを閉じます。

IPフォワーディングを有効にする

次に、IPフォワーディングを有効にします。これにより、ラズベリーパイがEthernet接続から受け取ったネットワークパケットをルーターへ転送できるようになります。

IPv4のIPフォワーディングを有効にするには、「sysctl.conf」設定ファイルを編集します。

sudo nano /etc/sysctl.conf

「sysctl.conf」ファイルがNanoテキストエディタで起動します。ファイル内から以下の行を探してください。

#net.ipv4.ip_forward=1

行頭の「#」を削除して、次のようにします。

net.ipv4.ip_forward=1

Ctrl + Oキーで変更を保存し、Ctrl + Xキーで設定ファイルを閉じます。

続いて、新しい「sysctl.conf」設定をすぐに反映させます。

sudo sh -c "echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward"

EthernetからWi-Fiへのトラフィック転送を開始する

IPフォワーディングの有効化に成功したら、ファイアウォールを設定して、Ethernetインターフェース（eth0）からWi-Fi接続へのトラフィック転送を行います。この転送設定により、Ethernet経由でラズベリーパイに接続されたすべてのデバイスが、PiのWi-Fi（wlan0）接続を利用できるようになります。

受信したすべてのデータパケットの転送方法をラズベリーパイに指示するルールを追加します。

sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o wlan0 -j MASQUERADE
sudo iptables -A FORWARD -i wlan0 -o eth0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
sudo iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlan0 -j ACCEPT

これらの新しいルールを保存します。

sudo sh -c "iptables-save > /etc/iptables.ipv4.nat"

なお、これらのルールはラズベリーパイが再起動するたびに消去されるため、起動時に自動的に再読み込みされるようにしておく必要があります。

起動時の動作を定義するために、「rc.local」ファイルを編集します。

sudo nano /etc/rc.local

rc.localファイルがNanoテキストエディタで開きます。エディタ内で以下の行を探してください。

exit 0

「exit」行の直上に、以下の1行を追加します。

iptables-restore < /etc/iptables.ipv4.nat

Ctrl + Oキーで変更を保存し、Ctrl + Xキーで設定ファイルを閉じます。

Wi-Fiブリッジをテストする

最後のステップは、dnsmasqサービスの起動です。

sudo service dnsmasq start

これでWi-Fiブリッジをテストする準備が整いました。Ethernetケーブルで任意の有線専用デバイスをラズベリーパイに接続してみてください。ラズベリーパイがそのデバイスにインターネット接続を提供します。

まとめ

今回は、ラズベリーパイのWi-Fi接続をEthernet接続に変換することで、任意の有線デバイスとWi-Fiを共有する方法を学びました。さらに応用すれば、ラズベリーパイをキャプティブポータル付きWi-Fiホットスポットや個人用Webサーバーとして活用することも可能です。この方法が役に立った場合は、ぜひ感想をお聞かせください。

その他にも、自作できるラズベリーパイプロジェクトの記事を多数掲載していますので、ぜひ参考にしてみてください。