Nexmon環境構築手順 for RaspberryPi3/4B

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．

Nexmon
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．

参考にしたサイト

RaspberryPiの初期設定

イメージファイルの書き込み

バージョン　　：Bullseye
アーキテクチャ：armhf(ARM hard float)
タイプ　　　　：Lite版
リリース日　　：2022年1月28日
ダウンロードURL：
https://downloads.raspberrypi.org/raspios_lite_armhf/images/raspios_lite_armhf-2022-01-28/2022-01-28-raspios-bullseye-armhf-lite.zip

Wi-Fi/SSHの設定
この記事では詳しく触れませんが，各自設定していただくことを強く推奨します．

付録：公開鍵認証を使用したSSH接続

$ cd ~
$ mkdir .ssh
$ touch .ssh/authorized_keys
$ nano .ssh/authorized_keys
// 自身の公開鍵（.pub）をコピペ
$ sudo reboot

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（2分程度）

$ 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（初めから有線SSH接続で行うこと推奨します）

CSI収集テスト

通信環境の確認

Wi-Fiアナライザなどを使用して，観測したい無線通信チャネルと帯域幅を確認する

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

$ sudo mcp -C 1 -N 1 -c {チャネル}/{帯域幅}

ここで生成された文字列をコピーしておくことを推奨

// mcpで指定できるオプションは-hで一覧表示可能
$ sudo mcp -h

CSI収集開始

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 -s500 -b -l34 -v{mcpで生成した文字列}
$ 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

//基本的な実行コマンド
$ sudo tcpdump -i wlan0 dst port 5500

//書き込みファイルの指定
$ sudo tcpdump -i wlan0 dst port 5500 -vv -w {任意のファイル名}.pcap

//指定パケット数だけ書き込みファイルに出力
$ tcpdump -i wlan0 dst port 5500 -vv -w {任意のファイル名}.pcap -c {観測したいパケット数}

//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

mcpコマンドで更にオプションを追加することで特定MACアドレスでフィルタリングすることも可能です．

// MACアドレスでフィルタリングするオプション（-m）の使用方法
$ sudo mcp -C 1 -N 1 -c {チャネル}/{帯域幅} -m XX:XX:XX:XX:XX:XX

以降は，mon0インターフェースを追加する部分からコマンドを打ち込みなおす

付録：CSIデータ（.pcap）から振幅情報をCSVファイルに出力する

Nexmonで収集されたCSIデータはpcapファイルとしてローカルに保存されます．
今回は，そこから振幅成分（RSSI）を抽出して，CSVファイルとしてデコードするPythonコードを作成しましたので，ご紹介しておきます．（Gitリポジトリは以下です．）

使用方法

// GitHubリポジトリをクローン
$ git clone https://github.com/haradakaito/Nexmon_Setup.git

// 実行方法：srcフォルダに移動してmain.pyを実行
$ cd src
$ python main.py

事前に，pcapfilesディレクトリ下に任意のpcapファイルを保存しておくこと
main.pyの実行パラメータを適切なパラメータに適宜変更すること（ファイル名，帯域幅，出力したい行数）

※出力したい行数については，"開始行-終了行"という形式で入力（例：0-10は0行目から10行目まで出力）

ポートフォリオ紹介