一直都坚信：技术过程太顺利是学到不到东西的，只有遇到了问题了才会去研究原理性的东西，这个过程才是真正学习。
一、背景
借用了别人的现成ECU台架，所以板子都放到了别人桌面上了，但是ECU只有局域网ip，并且有线还比较远，最好时能无线，所以就不得不使用一个中间“路由器”转换一下；之前用的是别人的NUC(Next Unit of Computing)，用一个电脑做“路由器”未免太大材小用了，就想着用树莓派来当这个路由器。树莓派是pi3，32bit以及只有1g的内存，做这个路由器再合适不过了。如下图所示：
pi的硬件并不够先进，一开始让同事刷了一个带桌面的ubuntu 18，直接动不了，后面他又想着帮我刷个ubuntu server，由于同事也没做过，不知道要花多少时间，就不了了之了；所以后面就让同事帮我刷了一个
Raspberry Pi OS，一开始只是登录上去，虽然无线延时有点高，但仅仅敲敲命令还可以忍受，但是今天要开始debug，就实在受不了了，太慢了。所以想着自己刷个ubuntu server好了，还能看看如何在system boot中配置ssh和ip（之前Raspberry Pi OS我就挺多疑问的。）本来这个事情完全不值得记录的，因为随便Google搜索一下，顺利的话半小时就解决了。但是因为太不顺利了，就只能深究去查问题了，足足花了我快9个小时，连午休都没了。进而也弄清了netplan和wpa_supplicant是如何工作的；也大概的看了一下wpa_supplicant的源码（也看到了自己的差距），在802.11中sched_scan过程（因为出错时一直在打印
wlan0: Failed to initiate sched scan）；也趁机了解wifi信道。最终在折腾了一天半之后终于找到原因了，是由于netplan配置连接隐藏wifi时有bug导致的，如果想快速解决问题的，可以直接跳到第三章如何连接隐藏wifi。
二、ubuntu server安装以及网络配置之顺利篇
1. ubuntu server安装过程
- 确定自己的树莓派版本，确定是cpu是32bit还是64bit，准备大于4G的SD卡（安装完才发现需要的空间可真小）
- 在下面ubutu nserver image地址找到适用于树莓派的版本
比如树莓派的Ubuntu Server 18.04的最新可用下载,(点击直接下载)
树莓派 2
下载用于树莓派 2 (ARM 32 位) 的 Ubuntu Server 18.04 LTS
树莓派 3
下载用于树莓派 3 (ARM 32 位) 的 Ubuntu Server 18.04 LTS
树莓派 4
下载用于树莓派 4 (ARM 32 位) 的 Ubuntu Server 18.04 LTS
树莓派 3（64位）
下载用于树莓派 3 (ARM 64 位) 的 Ubuntu Server 18.04 LTS
树莓派 4（64位）
下载用于树莓派 4 (ARM 64 位) 的 Ubuntu Server 18.04 LTS - 将准备好的SD卡与电脑相连，使用Balena Etcher(点击链接选择对应系统的软件)将下载好的ubuntu server的image下载到SD卡中。如下图：
a). 点击选择刚刚下载的image
b). 选择准备好的SD卡
c). 点击flash即可开始刷写，几分钟就完成了。
将准备的SD卡插到树莓派上，接上显示器，上电即开始启动了。系统初始用户名为ubuntu，密码也是ubuntu，第一次登录需要更改密码。
2. 网络配置与使用SSH登录
上述操作后，借助显示器能够成功登录进去，配置ip（如果将有线接到带有dhcpserver的大网上，默认eth0会通过dhcp分配到ip），使能ssh，后面即可使用ssh登录了。但是可以通过system-boot的文件配置直接在第一次系统启动时就对所有网卡分配ip（包含无线连接），具体如下：
1. 在system-boot根目录新建文件ssh；这一步是使能ssh。
2. 打开system-boot/network-config，如下是我的配置，打开会有配置示例，包含有线网和无线网以及无线网各种连接方式。因为ubuntu 18以后版本默认使用netplan来做网络配置工具，所以network-config可以直接参考官网的示例，如下图，感兴趣的还可以研究下netplan 参考描述，不要去百度/google搜啦，官网写的贼详细了。强烈建议wifis中optional配置为true,否则要是连接不成功，需要等很长时间才会进入系统，如果配为false，第一次进去后可以/etc/systemd/system.conf改小等待的时间，参考链接（ubuntu 18以前的版本等有时间我也研究研究。）
# This file contains a netplan-compatible configuration which cloud-init
# will apply on first-boot. Please refer to the cloud-init documentation and
# the netplan reference for full details:
#
# https://cloudinit.readthedocs.io/
# https://netplan.io/reference
#
# Some additional examples are commented out below
version: 2
ethernets:
eth0:
dhcp-identifier: mac
dhcp4: true
optional: true
eth1:
dhcp4: no
addresses: [172.20.1.83/24]
wifis:
wlan0:
dhcp-identifier: mac
dhcp4: true
optional: true
access-points:
NIO-AUTH: {}
# homessid:
# password: "S3kr1t"
# myotherlan:
# password: "correct battery horse staple"
# workssid:
# auth:
# key-management: eap
# method: peap
# identity: "me@example.com"
# password: "passw0rd"
# ca-certificate: /etc/my_ca.pem
- 根据需求改完，保存，弹出SD卡，将SD卡插入树莓派，上电启动，
ping配置文件预先配置的ip，ping通后，直接使用ssh ubuntu@your ip，后面输入密码：ubuntu。剩下就自己玩了。可以配合我之前的博客使用更佳：ssh(无密码)登录linux及失败解决方案。 - 还有第4条，据官网描述，某些版本可能没有集成openssh，那就只能用显示器接入，联网安装后再使用了。
如果上述步骤完，顺利的话，也就不到半小时，如果不连接隐藏wifi的话，几乎不会出问题；如果是隐藏wifi，还需要看下一章如何连接隐藏wifi。
三、痛苦面具之wifi连接不成功
安装完ubuntu server，df -h一下，居然只占用1g多的SD卡，如下图，即使将所有软件更新到最新也就多1 200M的空间。在实际用起来更是特别流畅，明显的感觉到，比Raspberry Pi OS手感好多了。但是也遇到了问题了，比如我这边，第一次启动时，我发现pi没有连接上wifi，我先是用iwconfig wlan0 essid xxxx先连上wifi解决bug，由于延时降低了，远程debug起来也得心应手了，等很快的解决完bug，我就开始去折腾wifi为啥连接不成功了，走了巨多弯路，最终干到晚上那个7点半也没解决，但是回到家，发现家里的所有wifi都可以连接成功（真是无语了，我还得再去公司试试）。具体过程不表了，剩下记录我在解决问题时，学到的一些知识了。
1. 使用ifupdown解决
在弄了一段时间弄不好后，我其实就想用原始的办法----通过/etc/network/interface使用ifupdown来解决，一开始Raspberry Pi OS就是通过这种方法的。但是想着放假，怎么玩不是玩，解决解决这个问题，纯属当玩了，实在不行就用这个B计划，尤其我看到使用这种配置并不是默认选项时，而是需要再安装ifupdown，如下图，更加坚信我要用netplan的想法。
2. iwconfig连接wifi那些事儿
可以直接通过iwconfig来连接wifi：
1. suod iwconfig wlan0 essid "NAME" key password
2. 使用iwconfig wlan0是否成功
3. 使用sudo dhclient wlan0向dhcp服务器请求分配ip
3. netplan和wpa_supplicant是咋搞到一起的
快记，以wlan0示例：
1. netplan启动，读取/etc/netplan/***.yaml配置文件，并声称wpa_supplicant的配置文件至/run/netplan/***.conf.
2. 启动/run/systemd/system/netplan-wpa-wlan0.service服务，进而调用wpa_supplicant
3. 最终执行的就是/sbin/wpa_supplicant -c /run/netplan/wpa-wlan0.conf -iwlan0，
a. netplan是什么以及如何工作的
b. wpa_supplicant
c. netplan和wpa_supplicant
最终，我的配置如下所示，通过dhcp-identifier: mac来指定以mac地址作为dhcp分配ip的标识，这样就可以让网络管理员帮你把mac和ip绑定，保证ip不会一直在改变了。：
# This file is generated from information provided by the datasource. Changes
# to it will not persist across an instance reboot. To disable cloud-init's
# network configuration capabilities, write a file
# /etc/cloud/cloud.cfg.d/99-disable-network-config.cfg with the following:
# network: {config: disabled}
network:
ethernets:
eth0:
dhcp4: true
optional: true
dhcp-identifier: mac
eth1:
addresses:
- 172.20.1.83/24
dhcp4: false
optional: true
version: 2
wifis:
wlan0:
dhcp-identifier: mac
access-points:
"NIO-AUTH\"\n scan_ssid=1\n# \"jinbao!": {}
dhcp4: true
optional: true
4. netplan和wpa_supplicatn调试
5. 如果信道不匹配是谁的锅
6. 网络驱动之没有权限运行
7. 如何连接隐藏wifi
最终netplan连接不上wifi就是出在了我连的是隐藏wifi的原因了，这就是为什么，我连我家的wifi全部都没有问题的。当然发现的这个过程可太曲折了，主要是两个原因:
1. 不知道wpa_supplicant连接隐藏wifi的原因，下面我会分析到。
2. netplan在这块有bug或者说功能不全
a. wpa_supplicant如何连接隐藏wifi
wifi隐藏时MAC帧的表现扫描隐藏SSID，和非隐藏SSID，STA端只有在wpa_supplicant.conf有一点不同：
network={
ssid="jinbao"
scan_ssid=1 ##这一项表示可以扫描隐藏wifi
psk="12345678"
}
在不隐藏SSID时，AP广播的Beacon帧中，将携带SSID信息：
SSID
Element ID: 0 SSID [36]
Length: 6 [37]
SSID: jinbao [38-48]
也就是在Beacon帧中携带本BSS的SSID信息，通知STA。
但是设置隐藏SSID的AP在广播的Beacon帧中没有携带SSID信息。通常的利用wpa_supplicant实现的设备搜索到的隐藏SSID的AP的SSID为空，这种为空的SSID被处理的时候被忽略了，就搜索不到。sniffer包表现为：
SSID
Element ID: 0 SSID [36]
Length: 0 [37]
在STA进行扫描时，如果wpa_supplicant.conf设置了scan_ssid = 1, STA发送probe request帧，会发送两种类型的帧，第一种用来扫描所有AP，其中request帧SSID项不携带信息。同时发送另一种request帧，其中有携带SSID信息，用来搜索隐藏SSID。
STA设置隐藏后，其中携带要扫描的SSID信息的request帧，在sniffer中的描述：
802.11 Management - Probe Request
SSID
Element ID: 0 SSID [24]
Length: 6 [25]
SSID: jinbao [26-36]
在没有设置扫描隐藏SSID时，STA发送的request帧只有第一种，不能指定获取某种SSID。这个时候隐藏SSID的AP回复的response帧包含的SSID信息为空，于是在wpa_supplicant中看到的SSID为空，framework层就把空SSID忽略了，搜索不到。
但是对于设置了扫描隐藏SSID的STA，在发送携带特定SSID信息的request后，AP端虽然隐藏了SSID，但是回复的response帧将携带自身SSID信息的，STA通过其SSID项正常扫描到网络。
回复的response帧信息：
802.11 Management - Probe Response
SSID
Element ID: 0 SSID [36]
Length: 6 [37]
SSID: jinbao [38-48]
所以综上分析，在使用wpa_supplicant来连接wifi时，针对配置，需要填上scan_ssid=1，如下所示，否则会连接不上wifi，一直提示Failed to initiate sched scan netplan.
# /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
network={
ssid="NIO-AUTH"
scan_ssid=1
key_mgmt=NONE
}
b. 如何使用netplan连接隐藏wifi
前面分析了netplan和wpa_supplicant是如何搞到一起的（可能还没写哦，先写教程），所以目的是让netplan通过netplan的配置文件来生成wpa_supplicant的配置文件，并且必须带上scan_ssid=1这一项。之前弄了这么久，也没连上wifi就是因为乜有带上这一项，先说解决方案：
1. 首先我看netplan的源码，并没有相应的配置可以直接让其可以生成scan_ssid=1，所以从其他地方入手
2. 我是如下做的，充分利用转义和注释来实现，可能有些抽象；再看下面生成的配置文件，就懂了
wifis:
wlan0:
access-points:
"NIO-AUTH\"\n scan_ssid=1\n# \"jinbao!": {}
dhcp4: true
optional: true
# wpa_supplicant.conf, generate by netplan
network={
ssid="NIO-AUTH"
scan_ssid=1
# "jinbao!"
key_mgmt=NONE
}
上面基本上是自己看着wpa_supplicant的配置文件突发奇想的琢磨出来（看了源码和官网实在没办法了），一试，真的可以。其实也很好理解的。否则只有wifi名，生成的wpa_supplicant的配置文件就如下，而没有scan_ssid=1，如果仅仅是为了连上隐藏wifi，到此就可以了。下面再分析，还有没有其他办法
# wpa_supplicant.conf, generate by netplan
network={
ssid="NIO-AUTH"
key_mgmt=NONE
}
在自己解决后，我也上网搜了，发现全网还有一个跟我同样的疑问，并且用了一样的解决办法，参考链接。然后我又去看了netplan的源码，发现最新的源码加上了，如下代码，也就可以通过设置hidden字段来连接隐藏wifi。但是，我再官网下载的ubuntu server自带的netplan是不支持该字段了，如下图，所以应该是要更高版本才行。
//....Omit
if (ap->hidden) {
g_string_append(s, " scan_ssid=1\n");
}
/.....Omit
如下图所示，在一年前netplan已经将
hidden加入了，所以使用最新的netplan是可以直接如下配置就可以连接隐藏wifi了。
wifis:
wlan0:
dhcp-identifier: mac
access-points:
"NIO-AUTH":
hidden: true
dhcp4: true
optional: true
四、写在最后
这一天半过充实而又有价值，好在没放弃，最终问题解决了，还留了几个坑没写，等有时间时再回顾再补上，发现了netplan真隐藏bug，虽然人家早就修复了，如果当初顺手就把netplan给升级了，可能没有这么强的动力还去刨根问底了。总之经过这次，大概知道了linux配置ip的套路了，知道了后面即使换到其他发行版本也能在system-boot就配置好网络了。另外，学到了如man app | grep xxxx这种套路了，<(￣▽￣)/啊哈哈，以前还觉得man这个命令也太不又好了。
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