使用树莓派用作无线网关
学校有覆盖免费的无线WiFi，但是有同时连接设备的数量限制。使用树莓派的无线网卡连接到WiFi后，通过以太网接口连接交换机或常规路由器，便可建立一个局域网，从而分享这个无线WiFi给其他有线和无线设备使用。
所使用的树莓派型号是3B，安装Raspbian（Raspberry Pi OS），这一个型号的板载WiFi没有5GHz频段，避免2.4GHz频段大量设备的干扰，使用了一个RTL8821CU为主控的USB网卡用作WWAN。但是树莓派的内核本身不含这个型号的无线网卡驱动，所以需要自行编译驱动并加入内核。
编译和安装RTL8821CU网卡驱动
这个型号的驱动可以在https://github.com/brektrou/rtl8821CU找到一个开源版本。按照其README文件的指示便可以完成编译工作。其中我选择的是Build and install without DKMS，可以面去DKMS的安装和配置工作。在执行make命令之前，需要完成结尾的一个针对ARM设备的额外操作。对于32位的树莓派系统，需要进行的命令即为以下这些：
# 安装依赖包
sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential gcc g++ git make
# 获取源码
mkdir -p ~/build
cd ~/build
git clone https://github.com/brektrou/rtl8821CU.git
# 备份系统文件并修改配置
sudo cp /lib/modules/$(uname -r)/build/arch/arm/Makefile /lib/modules/$(uname -r)/build/arch/arm/Makefile.$(date +%Y%m%d%H%M)
sudo sed -i 's/-msoft-float//' /lib/modules/$(uname -r)/build/arch/arm/Makefile
sudo ln -s /lib/modules/$(uname -r)/build/arch/arm /lib/modules/$(uname -r)/build/arch/armv7l
# 编译和安装
cd ~/build/rtl8821CU
make
sudo make install
# 启用模块
sudo modprobe 8821cu至此，通过执行sudo modprobe 8821cu即可启用所编译的网卡驱动。可将其添加到/etc/rc.local文件的结尾处使其开机自动加载该驱动。（注意，有的镜像可能默认没有启用rc.local文件，需要手动开启相应的systemd服务和添加相应文件）
配置无线网卡的默认接入点
接下来需要让它开机自动连接WiFi。为了不让这张无线网卡默认连接到2.4GHz的接入点，需要手动添加配置文件至wpa_supplicant中，让其优先选择5GHz的接入点（其中，5GHz的36-48频道的载波频率范围是5.18GHz~5.24GHz，与USB的时钟信号的频率和谐波频率接近，存在较大的干扰，这里还需要设置优先选用149-165频道之间的无线接入点，其频率范围是5.745GHz~5.825GHz，实测信号延迟会小很多）。
首先需要使用iwlist扫描树莓派附近的所有接入点的相关参数。如果提示iwlist命令未找到，可通过sudo apt-get install iw进行安装。这里由于板载网卡的存在，它的interface被分配给了wlan0，因此USB网卡的interface为wlan1。
#sudo iwlist wlan1 scanning
Cell 01 - Address: 36:09:XX:XX:XX:XX
Channel:1
Frequency:2.412 GHz (Channel 1)
Quality=43/70 Signal level=-67 dBm
Encryption key:off
ESSID:"TP-LINK_XXXX"
Bit Rates:1 Mb/s; 2 Mb/s; 5.5 Mb/s; 11 Mb/s; 6 Mb/s
9 Mb/s; 12 Mb/s; 18 Mb/s
Bit Rates:24 Mb/s; 36 Mb/s; 48 Mb/s; 54 Mb/s
Mode:Master
...运行命令以后的一个输出的例子如上图。其中，Frequency即为该接入点的频率，后面会附带显示相应的Channel，以及链接质量、信号电平、支持的比特率等等。这里需要在输出的列表中选择合适频率和信号质量的接入点，记下它的物理地址BSSID（如36:09:XX:XX:XX:XX）和接入点名称ESSID（如TP-LINK_XXXX）。
之后到/etc/wpa_supplicant目录中，如有wpa_supplicant.conf文件，则表示树莓派以通过其他方式配置了WiFi，根据自己需要进行保留、将其移除或修改为wpa_supplicant-wlan0.conf。其中，wpa_supplicant-wlan0.conf表示网卡wlan0的配置文件，自行新建wpa_supplicant-wlan1.conf用于配置wlan1。
一个配置例子如下：
update_config=1
country=CN
network={
ssid="Android_AP"
psk="password1"
key_mgmt=WPA-PSK
priority=999
}
network={
bssid=30:09:XX:XX:XX:XX
ssid="Public-WiFi"
key_mgmt=NONE
priority=99
}
network={
ssid="TP-LINK_XXXX"
psk="password3"
key_mgmt=WPA-PSK
priority=1
}这是一个我习惯使用的配置文件，最优先的为自己的手机热点，使树莓派默认最优先连接手机热点，方便在出现问题时通过开启手机热点进行调试。最后保留一个配置文件用作出现问题时的备用。中间为各个免费WiFi的接入点的BSSID等等。
之后重启该无线网卡，应该就会按照优先级配置连接WiFi。如果没有生效，可以尝试重启。
sudo ifconfig wlan1 down
sudo ifconfig wlan1 up配置有线网卡的静态IP和无线网卡的优先级
之后需要将网口设置为静态IP，构成一个局域网。树莓派默认在/etc/dhcpcd.conf中进行相应的配置。在该文件末尾追加相应配置，或在中间相应位置修改即可。静态网卡的例子如下，这里使用网卡IP为192.168.10.1，结尾的/24表示子网掩码255.255.255.0。并设置DNS服务器为腾讯云和阿里云的公共DNS（即119.29.29.29和223.5.5.5）。
# Set eth0 as static
interface eth0
static ip_address=192.168.10.1/24
static domain_name_servers=119.29.29.29 223.5.5.5由于我是wlan0和wlan1同时启用，因此需要配置优先级，让树莓派优先使用wlan1作为路由出口。
通过ip route show命令可以看到目前的路由表，表项结尾的metric表示优先级，值越小则优先级越高。取一个足够小的值，将其配置文件添加在/etc/dhcpcd.conf中即可。
# Set wlan1 as highest priority
interface wlan1
metric 100配置局域网
使用iptables，添加NAT配置，让树莓派作为局域网的网关。如果没有安装iptables，可以通过sudo apt-get install iptables进行安装。
此部分命令如下：
sudo iptables -F
sudo iptables -P INPUT ACCEPT
sudo iptables -P FORWARD ACCEPT
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o wlan1 -j MASQUERADE注意，iptables -F会清除已有的配置，如果已有其他配置，注意自行修改命令。
上述命令同样可以添加到rc.local使其开机生效。
由于没有安装dhcp服务器，因此局域网设备需要手动设置ip。如果是使用一个路由器，可以将路由器的WAN插上树莓派的网口，之后路由器上网方式的需要设置为静态IP（前文树莓派的IP为192.168.10.1，这里可以将路由器设置为192.168.10.2，网关192.168.10.1，掩码255.255.255.0，DNS自行配置）。或者将路由器的LAN插上树莓派的网口，即这样其他接入设备与树莓派之间不再通过一层NAT连接，此时也可使用路由器的DHCP服务器进行IP分配，注意DHCP分配的地址不要和已有的地址冲突。如果树莓派的网口连接的是一台非管理型交换机，则下面的每一台设备均需要手动分配和设置IP地址。
如果需要使用树莓派进行DHCP分配，可以通过安装dnsmasq实现。