CANDY LINE様のラズベリーパイ向け3G/4G LTE両対応の通信ボード「CANDY Pi Lite+ D」で、グローバルIPアドレス固定割当の格安SIMイプシムを使ってみます。同じソフトウェアで動作する「CANDY Pi Lite LTE」や「CANDY Pi Lite 3G」でも同じです。

何ができるの？

有線LAN・無線LANが無い環境でも、外部からラズパイを制御できます。

ポイント

ラズパイに直接グローバルIPアドレスが割り当てられます → APNを設定するだけ！
Internet側からラズパイに接続可能です → ufwで必要な通信のみ許可します

※デフォルトの状態で使うと危険です。必ずufwやiptablesの設定を行いましょう。
※CANDY LINE提供のOSイメージを用いる場合は、予めufwが有効になっています。

準備するもの

Raspberry Pi 3 Model B
ラズベリーパイ向け3G/4G LTE両対応の通信ボード「CANDY Pi Lite+ D」
通信用USBケーブル A to micro B（いわゆるmicro USBケーブル）
適当な容量のmicroSDカード（OSイメージアップデート v3.0.0）、ACアダプタ、ケーブルなど
固定IPアドレスMVNO「イプシム」nano SIM
モニタ・キーボード（または設定用PC＋DHCPが有効な有線LAN）

開封から接続まで

セットアップ（約15分）

microSDカードにOSイメージアップデート v3.0.0を書き込みます。sshで接続できるよう、/boot/sshの空ファイルも作成しておきます。
CANDY Pi Lite+ Dを組み立て、イプシムのSIMカードを取り付け¹ます。せっかくなので、高速通信が可能となるUSB拡張ボードも取り付けましょう。²
ラズパイにモニタ・キーボードを接続します。なお、DHCPの割当状態が確認できる場合は、代わりに有線LANに接続し、ラズパイに割り当てられたIPアドレスを確認してください（ssh接続で作業できますので、モニタ・キーボードは不要です）。
起動します。

初期設定（約1分）

ラズパイにコンソールまたはsshでログインします。
イプシムのAPNを設定します。
イプシムのAPNはOSイメージにプリセットされていないので、手動でAPN情報を設定します。³
```
sudo vi /boot/apn
```
/boot/apn
```
{
  "apn": "4gn.jp",
  "user": "sim@with",
  "password": "sim"
}
```
いったん電源をOFFにします。
```
sudo shutdown -h now
```

接続確認（約3分）

電源をON、CANDY Pi Lite+のグリーンLEDが
《ゆっくり点滅》→《はやい点滅》→《点灯または点滅》
と変化することを確認します。またその後オレンジLEDが
《0.4秒間隔で点滅》
することを確認します。

candy-pi-lite サービス

candy-pi-lite

$ sudo systemctl status candy-pi-lite
● candy-pi-lite.service - CANDY Pi Lite Service, version:4.0.0
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/candy-pi-lite.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Mon 2018-05-14 19:00:02 JST; 1 weeks 0 days ago
 Main PID: 415 (bash)
   CGroup: /system.slice/candy-pi-lite.service
           ├─ 415 bash /opt/candy-line/candy-pi-lite/start_systemd.sh
           ├─ 823 bash /opt/candy-line/candy-pi-lite/start_systemd.sh
           ├─ 836 pppd /dev/QWS.EC25.MODEM 460800 user sim@with password sim connect ''chat -s  ABORT "NO CARRIER" ABORT "ERROR" ABORT "NO DIALTONE" ABORT "BUSY" ABORT "NO ANSWER" "" AT
           └─1035 python /opt/candy-line/candy-pi-lite/server_main.py /dev/QWS.EC25.AT 460800 ppp0

 5月 21 19:06:41 raspberrypi pppd[836]: Connect: ppp0 <--> /dev/QWS.EC25.MODEM
 5月 21 19:06:42 raspberrypi pppd[836]: CHAP authentication succeeded
 5月 21 19:06:42 raspberrypi pppd[836]: CHAP authentication succeeded
 5月 21 19:06:45 raspberrypi pppd[836]: Could not determine remote IP address: defaulting to 10.64.64.64
 5月 21 19:06:45 raspberrypi pppd[836]: local  IP address XXX.XXX.XXX.XXX
 5月 21 19:06:45 raspberrypi pppd[836]: remote IP address 10.64.64.64
 5月 21 19:06:45 raspberrypi pppd[836]: primary   DNS address 118.238.xxx.xxx
 5月 21 19:06:45 raspberrypi pppd[836]: secondary DNS address 118.238.xxx.xxx
 5月 21 19:06:46 raspberrypi server_main.<module>[1035]: [NOTICE] <candy-pi-lite> serial_port:/dev/QWS.EC25.AT (460800 bps), nic:ppp0
 5月 21 19:06:46 raspberrypi server_main.__init__[1035]: [NOTICE] <candy-pi-lite> RESTART_SCHEDULE_CRON=>[] is ignored

candyコマンド⁴

sim

$ sudo candy sim show
{
  "msisdn": "08000000000", 
  "state": "SIM_STATE_READY", 
  "imsi": "440100000000000"
}

network

$ sudo candy network show
{
  "operator": "NTT DOCOMO NTT DOCOMO", 
  "rssi": "-51", 
  "network": "N/A", 
  "rssiDesc": "OR_MORE", 
  "registration": {
    "cs": "Registered", 
    "ps": "Registered"
  }
}

modem

$ sudo candy modem show
{
  "counter": {
    "rx": "3728", 
    "tx": "4758"
  }, 
  "datetime": "18/05/21,10:10:26", 
  "functionality": "Full", 
  "imei": "000000000000000", 
  "timezone": 9.0, 
  "model": "EC25", 
  "revision": "EC25JFAR06A04M4G_DCM", 
  "manufacturer": "Quectel"
}

ifconfigコマンド

ifconfig

$ ifconfig -a
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        ether b8:27:eb:xx:xx:xx  txqueuelen 1000  (イーサネット)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (ローカルループバック)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

ppp0: flags=4305<UP,POINTOPOINT,RUNNING,NOARP,MULTICAST>  mtu 1500
        inet XXX.XXX.XXX.XXX  netmask 255.255.255.255  destination 10.64.64.64
        ppp  txqueuelen 3  (Point-to-Pointプロトコル)
        RX packets 20  bytes 664 (664.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 7  bytes 148 (148.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

wlan0: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500
        ether b8:27:eb:xx:xx:xx  txqueuelen 1000  (イーサネット)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

wwan0: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500
        ether xx:xx:xx:xx:xx:xx  txqueuelen 1000  (イーサネット)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 2  bytes 180 (180.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

→ppp0にグローバルIPアドレス(XXX.XXX.XXX.XXX)が割り当てられていることを確認します。

netstatコマンド

netstat

$ netstat -nr
カーネルIP経路テーブル
受信先サイト    ゲートウェイ    ネットマスク   フラグ   MSS Window  irtt インタフェース
0.0.0.0         0.0.0.0         0.0.0.0         U         0 0          0 ppp0
10.64.64.64     0.0.0.0         255.255.255.255 UH        0 0          0 ppp0

→まぁ、PPPですからね。

実際に接続してみる

ラズパイからInternetに接続

pingなどで実際の接続や名前解決を確認します。

Internet側からラズパイに接続

接続元のグローバルIPアドレス(YYY.YYY.YYY.YYY)を確認し、ufwに許可設定を追加します。
```
sudo ufw insert 1 allow from YYY.YYY.YYY.YYY to XXX.XXX.XXX.XXX port 22 proto tcp
```

ufwのstatusを確認します。

ufw

$ sudo ufw status numbered
Status: active

     To                         Action      From
     --                         ------      ----
[ 1] XXX.XXX.XXX.XXX 22/tcp     ALLOW IN    YYY.YYY.YYY.YYY           
[ 2] Anywhere on ppp0           DENY IN     Anywhere                  
[ 3] Anywhere on wwan0          DENY IN     Anywhere                  
[ 4] Anywhere on eth0           ALLOW IN    Anywhere                  
[ 5] Anywhere on wlan0          ALLOW IN    Anywhere                  
[ 6] Anywhere on usb0           ALLOW IN    Anywhere                  
[ 7] Anywhere (v6) on ppp0      DENY IN     Anywhere (v6)             
[ 8] Anywhere (v6) on wwan0     DENY IN     Anywhere (v6)             
[ 9] Anywhere (v6) on eth0      ALLOW IN    Anywhere (v6)             
[10] Anywhere (v6) on wlan0     ALLOW IN    Anywhere (v6)             
[11] Anywhere (v6) on usb0      ALLOW IN    Anywhere (v6)

実際に手元のPCからInternet経由でラズパイに接続してみます。
LTE通信のため3G通信よりレイテンシが低く、sshは問題なく使えました。
後は、ufwに必要な許可設定を追加します。

ラズパイからラズパイに接続

同一構成を2つ以上用意すると、ラズパイ⇔ラズパイ間の接続も可能です。

最後に

CANDY LINE製のOSイメージを使うと、予めufwがインストールされている上、WAN側（固定IPアドレス側）はデフォルトでping応答以外は無効となっているため、比較的安全にInternet側からラズパイを制御可能な環境が出来上がります。ping応答も無効にしたい場合はこちらを参考にしてください。
アンテナの固定方法を考える必要はありますが、~~USBドングルで苦労した身としては~~簡単にLTE高速通信に対応できるのは魅力的ですね！

nano SIMです。 ↩
ラズパイ純正ケースでもなんとか入りました。当然蓋は閉まりませんが…。 ↩
OSイメージを書き込んだPC等で直接/boot/apnファイルを生成しても構いません。（改行コードに注意） ↩
検証ではSMS対応SIMを用いたため、データ専用SIMの場合とは一部の出力が異なるかもしれません。 ↩

CANDY Pi Lite+ Dで固定IPアドレスSIMイプシムを使う