吉田坂本.pptx

Android端末間の

アドホックネットワークの構築

N11-040 坂本浩基

背景

l

アドホックネットワーク

…通信キャリアに頼らず構

背景

l

アドホックモード

…アクセスポイントを介さずに端末同士が直

接通信を行うモードのこと。

l

マルチホップ

…端末同士が他の端末を経由することでより広

範囲の端末との通信を可能にする技術。

マルチホップ通信

AP

4

目的

l

PCやiPhoneでは利用できるアドホックモードだ

が

_{Androidでは利用出来ないので、今回}

Androidで利用できる方法を検討した。

Androidに搭載されている端末通信方式

l

バージョン

4.0以降のAndroidでは『WifiDirect』

という端末通信方式がある。

アクセスポイントのようにネ

ットワークの中心として振

る舞い、アドホックモードと

同じように端末間のみで通

信を行うことができる。

AP

6

アドホックモードと

_{WiFiDirectの違い}

Ubiquitous Network System Lab.

WiFiDirect

アドホックモード

AP

WiFiDirectはAPのように振る舞う端末を中心としたネットワー

クで、端末同士を相互に通信して大規模なネットワークを構成

することができない。

提案した方式

②

_{Androidに相乗りさせる形でLinuxを動作}

　させる。

①

_{AndroidのカスタムOSにアドホックモード}

wpa_supplicantについて

l

Androidのライブラリ内にある無線LAN制御に使用しているソ

フトウェアである。このソフトウェアに

Googleが意図的に無線

LANの設定画面からアドホックネットワークに接続できないよ

うにしている。（例

:android 4.0.1）

アドホックモード（

IBSSモード）で

あれば、デバック情報を出力し

て以降の処理をスキップする

External/wpa_supplicant_8/wpa_supplicant/events.c

カスタム

_{OSを使用した方式}

l

カスタム

OSとは、AndroidのオリジナルOSに

ユーザーが独自に改良を加えた

_{OSである。}

カスタム

_{OSの一つであるcyanogenmodは}

アドホック接続のパッチを提供しているので、

このパッチを使用してカーネル構築を行った。

Cyanogenmodのカーネル構築

①

PCにCyanogenmodのソースファイルをダウンロ－ドする。

②ネットワーク部分に変更を加えるパッチを用意する。

③パッチに記載されたファイルを抽出し、パッチを当てる。

④パッチを当てたファイルをソースファイルに戻し

　 カーネル構築を行う。

⑤カーネル構築した

_{CyanogenmodをNexus7にインストール}

する。

Cyanogenmodに提供されていたパッチは実験

で使用する

Nexus７のカーネル構造と一部違う

点があったので、パッチを当てる前に修正をし

なくてはならなかった。

12

CyanogenmodのWiFi設定画面

Ubiquitous Network System Lab.

アドホックネットワークが見えるようになり、

作成も可能になった。

実験

•  使用機器

Asus  Nexus7  2013  flo(cyanogenmod)×1  

LinuxPC  ×2  

•  内容

PC2台とNexus7でのアドホックモードでの接続を

14

実験　構成

Ubiquitous Network System Lab.

       　　　　　　Nexus7                                                                    PC1　　　　　　　PC2                                                                    

端末

MACアドレス

IPアドレス

Nexus7

ac:22:0b:a3:c2:da

192.168.1.5

PC1

e0:06:e6:68:e3:c1

192.168.1.1

PC2

e0:06:e6:68:da:19

192.168.1.2

結果

複数回検証した結果、いずれも接続済みと表示されたが

Pingを送受信できる場合とできない場合があった。

16

結果

Ubiquitous Network System Lab.

接続成功時のルーティングテーブル

MAC制御フレームの調査

l

アドホックモードでの接続が不安定なためビーコ

ンフレームの

_{BSSIDを調べるために用いたのが}

WireSharkである。WireSharkとは、高機能なパ

ケット取得ソフトである。これを用いて実験の環境

でアドホックモード設定時の

_{MAC制御フレームを}

調査した。

端末

MACアドレス

Nexus7

ac:22:0b:a3:c2:da

PC1

e0:06:e6:68:e3:c1

PC2

e0:06:e6:68:da:19

18

アドホック接続の仕組み

Ubiquitous Network System Lab.

AP

アクセスポイントを

利用するネットワーク

アドホックモード

BSSID＝APのMACアドレス

BSSID=最初の端末が作成

BSSIDを共有

BSSIDを共有

アドホック接続の仕組み

ビーコンフレーム

(BSSID)

ビーコンフレーム

_(BSSID)

ビーコンフレーム

(BSSID)

ビーコンフレームを

定期的に送信しあう

アドホックモードで接続しているなら同じ

BSSIDを共有している。

20

調査結果

Ubiquitous Network System Lab.

Ne:赤　PC1:青　PC2:緑

Nexus7は、PCと同じ頻度で

ビーコンフレームが送信されている

MAC制御フレームの様子

Nexus7のビーコンフレーム

MACアドレス ac:22:0b:a3:c2:da

22

MAC制御フレームの様子

Ubiquitous Network System Lab.

PC1、PC2のビーコンフレーム

MACアドレス e0:06:e6:68:e3:c1

BSSID 02:f4:55:fa:54:fa

MACアドレス e0:06:e6:68:da:19

方式①のまとめ

端末間で送受信されているビーコンフレーム内の

BSSIDは一致していたが、Pingが送受信できる

場合とできない場合がある。

この接続の不安定さを解決することで

_Android

間のアドホックモードの利用がより確実になるの

で検討していく。

提案した方式

①

_{AndroidのカスタムOSにアドホックモード}

接続可能なパッチを用いてカーネル構築をする

②

Androidに相乗りさせる形でLinuxを動作

iwconfigコマンドについて

• 

wireless-­‐toolsというツールで提供されているコマン

ド。

•  無線インターフェースの状態の確認や設定を行うこ

とができる。

• 

AndroidOSには実装されていない。  

Linux

Android

GUI

NetworkManager

wpa_supplicant

26

nuOLSRv2について

•  マルチホップ通信に利用するルーティングソフト。

• 

_{AndroidのアプリケーションはすべてJava言語で}

書かれているが、このソフトは

C言語で書かれて

いる為、そのままでは

AndroidOSで使用できな

い。

Androidへの移植が必要

Ubiquitous Network System Lab.

方式②の目的

通常の

Androidも使える状態でこれらを利用した

い。

そこで

•  アプリケーション等は

_{Androidのものをそのまま}

利用

•  無線インターフェースの変更やルーティングソフ

トの動作等は追加した

Linuxで行う  

というものを目指した。

Android内でのLinuxOSの利用

Linux側からはAndroidのライブラリを経由する

ことなく

_{Linuxカーネルへとアクセスできる。}

アプリケーション

_GUI等

アプリケーション・フレームワーク

ライブラリ ランタイム

Linux

ライブラリ

Linuxカーネル

CPU

実線部分は

AndroidOSの部分、

点線部分が今回

追加する

Linuxの

部分である。

wpa_supplicant

wireless-tools

Androidの構成図

Debian-kit

• 

Debian環境を構築することができるツール。いく

つかのスクリプト等からなる。

• 

_{AndroidOS上に相乗りする形で動作をさせること}

30

Debian-kitの流れ

1.Debian-­‐kitをAndroid端末にダウンロードする。  

2.Android端末上でイメージファイルを作成  

　し、

loopデバイスとしてマウントする。  

3.bootdebスクリプトによってchrootが行われ、  

Debianの/ディレクトリはAndroidの/ディレクト  

 　リと同じ場所になる。  

Ubiquitous Network System Lab.

Debian-kitの流れ

Androidの/ディレクトリ

Debianは、Debian-kitによってイン

ストールされたbootdebというスクリ

プトによってイメージファイルをマウ

ントすることで起動する。

32

Debian-kitの流れ

Ubiquitous Network System Lab.

DebianはchrootでAndroid

の/ディレクトリを自らの/

ディレクトリとして認識

Debianは、/dev、/mnt、/

proc、/sysの4つのディレ

クトリは

Androidにあった

ものをそのまま使用する。

Debian-kitの流れ

/etc、/root、/sbinはAndroid側のものをリ

ネーム保存し、シンボリックリンクを作成、

Debian側のディレクトリにマージする。

リネームされた

/etc /root /sbinはそれぞれ

/.etc.debian-android

/.root.debian-android

/.sbin.debian-android

という

3つの隠しディレクトリとしてルートデ

ィレクトリに保存されている。

34

実験

₁

•  使用機器

Asus  Nexus7  2013  flo(Debianインストール済)×1  

•  内容

Nexus7にDebianをインストールし、Debian側から  

iwconfigコマンドを用いて無線インターフェース  

　をアドホックモードに変更できるかを確認した。

結果

iwconfigコマンドによって無線インターフェースへ

の変更が可能となった。

36

実験

₂

•  使用機器とソフトウェア

Asus  Nexus7  2013  flo(Debianインストール済)×1  

     LinuxPC    ×3  

4つ全てにnuOLSRv2をインストール  

•  内容

Nexus7とPC3台でアドホックネットワークを作成し、  

Android側でもそのネットワークを利用できるか  

　確認する。

実験

_2　構成

38

結果

Nexus7（Android側）のルーティングテーブル  

PC3のルーティングテーブル  

結果

マルチホップ通信

をしている

40

Android側からの利用

Nexus7はPC1とPC3とはマルチホップで通信していること

が分かった為、

Android側からPingでの確認を行った。  

• 

Nexus7からPC1へのPing  

• 

Nexus7からPC3へのPing  

方式②のまとめ

•  実験

1の結果からAndroidの無線インターフェー

スのアドホックモードへの変更、実験

2の結果か

らアドホックネットワークの構築、

Androidでの利

用の

3つが可能となった。  

42

全体のまとめ

Ubiquitous Network System Lab.

方式①

方式②

アドホックモード

への変更

○

○

1対1のPing通信

△

○

ルーティングソフトの動

作

―

○

マルチホップの

Ping通信

―

○

課題

上記のクリア

コマンドやルーティング

ソフトのみの移植

Androidでアドホックモードを利用するために、

2つの方式を検討した。