Accès distant à un Raspberry Pi via Modem LTE (IoT)

Accès distant à un Raspberry Pi via Modem LTE (IoT) 
 
 1. Module LTE utilisé : SIM8230G-M2 RedCap 
 Le modem utilisé dans ce projet est le module SIM8230G-M2 , un module 5G RedCap basé sur la norme 3GPP Release 17. 
 Compatibilité avec d'autres modems 
 Le script reste compatible avec la majorité des modems LTE/5G utilisant des commandes AT standards. 
 Installation du module 
 Documentation officielle : https://www.waveshare.com/wiki/SIM8230G-M2 
 
 2. Objectif 
 Ce projet vise à établir un accès distant fiable à un Raspberry Pi connecté via modem LTE, en contournant les contraintes NAT habituelles des réseaux mobiles. Les points couverts sont : 
 
 connexion LTE via APN dédié 
 tunnel SSH inverse vers un serveur intermédiaire 
 accès distant malgré le NAT opérateur 
 reconnexion automatique en cas de perte réseau 
 
 
 3. Contexte réseau 
 Dans un réseau LTE, le Raspberry Pi est placé derrière un NAT opérateur : le modem obtient une adresse IP côté réseau, mais le Raspberry est en réalité derrière une adresse privée non accessible depuis l'extérieur. 
 Conséquences directes : 
 
 impossible de se connecter directement en SSH depuis l'extérieur 
 impossible de joindre le Raspberry depuis Internet 
 
 Solution retenue : reverse SSH (tunnel SSH inverse). 
 
 4. Accès via serveur de logs 
 L'accès au Raspberry ne se fait pas directement , mais via un serveur intermédiaire appelé serveur de logs. Ce serveur est accessible à la fois depuis le Raspberry (via le réseau LTE) et depuis les postes d'administration. 
 Le principe est le suivant : 
 
 le Raspberry initie lui-même une connexion SSH vers le serveur de logs 
 il expose un port local redirigé sur le serveur 
 l'administrateur se connecte ensuite à ce port depuis le serveur 
 
 ssh localhost -p 2222
 
 Cette approche présente plusieurs avantages : 
 
 tous les membres de l'équipe ont accès au serveur de logs 
 les connexions directes vers les équipements sont évitées 
 l'accès aux équipements IoT est centralisé 
 la gestion des accès SSH est simplifiée 
 
 
 autossh est utilisé pour maintenir le tunnel actif : il relance automatiquement la connexion SSH en cas de déconnexion, sans intervention manuelle. 
 
 
 5. Préparation du Raspberry Pi 
 Ces étapes sont à réaliser en amont, directement sur le Raspberry Pi, avant de déployer le script. 
 Création d'un utilisateur dédié 
 # Création d'un utilisateur dédié
sudo adduser iot

# Ajout aux droits sudo
sudo usermod -aG sudo iot
 
 Génération de la clé SSH 
 ssh-keygen -t ed25519 -f ~/.ssh/modem_tunnel -N ""
 
 
 6. Script complet 
 #!/bin/bash

# Arrêt du script en cas d'erreur
set -euo pipefail

# Port série du modem
PORT="/dev/ttyUSB2"

# Nombre max d'essais modem
max_tries=100
try=0

# IP de test Internet
ping_ip="8.8.8.8"

# Interface réseau modem
iface="usb0"

# Nombre max d'essais réseau
max_ping_tries=100

# Paramètres SSH
SSH_HOST="192.108.119.79"
SSH_USER="procom"
SSH_KEY="/home/iot/.ssh/modem_tunnel"

# Demande une IP via DHCP
sudo dhclient -4 -v usb0 || true

# Ajout des IDs USB modem
bind_ids() {
 sudo sh -c 'echo "1e0e 9073" > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
 sudo sh -c 'echo "1e0e 9071" > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
 sudo sh -c 'echo "1e0e 9072" > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
 sudo sh -c 'echo "1e0e 9078" > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
 sudo sh -c 'echo "1e0e 907b" > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
}

# Attente du modem
wait_for_port() {
 while [ ! -e "$PORT" ]; do
 try=$((try+1))

 # Reboot si modem absent trop longtemps
 if [ "$try" -ge "$max_tries" ]; then
 sudo reboot
 fi

 bind_ids
 sleep 5
 done
}

# Envoi d'une commande AT au modem
send_at() {
 local cmd="$1"
 echo -e "${cmd}\r" | sudo tee "$PORT" >/dev/null
}

wait_for_port

# Initialisation modem
send_at "AT"
send_at "AT+CFUN=0"
sleep 5
send_at "AT+CFUN=1"
sleep 5

# Configuration APN
send_at 'AT+CGDCONT=1,"IP","iot"'
sleep 2

# Sélection opérateur
send_at 'AT+COPS=1,2,"99970"'
sleep 5

# Test réseau
ping_ok() {
 ping -I "$iface" -c 1 -W 2 "$ping_ip" >/dev/null 2>&1
}

# Reset modem
restart_module() {
 send_at "AT+CFUN=0"
 sleep 10
 send_at "AT+CFUN=1"
 sleep 5
 send_at 'AT+CGDCONT=1,"IP","iot"'
 sleep 2
 send_at 'AT+COPS=1,2,"99970"'
 sleep 10
}

# Attente de l'attachement réseau
sleep 20

# Boucle de connexion
for i in $(seq 1 "$max_ping_tries"); do
 if ping_ok; then
 break
 fi
 restart_module
done

# Reboot si pas de réseau après toutes les tentatives
if ! ping_ok; then
 sudo reboot
fi

# Tunnel SSH permanent
while true; do

 autossh -M 0 \
 -i "$SSH_KEY" \
 -o StrictHostKeyChecking=no \
 -o ServerAliveInterval=30 \
 -o ServerAliveCountMax=3 \
 -N \
 -R 2222:localhost:22 \
 ${SSH_USER}@${SSH_HOST}

 # Si le tunnel tombe et que le réseau est absent → reboot
 if ! ping_ok; then
 sudo reboot
 fi

 sleep 10
done
 
 
 7. Démarrage automatique 
 Le script est déclaré comme un service systemd pour être lancé automatiquement au démarrage du Raspberry Pi. 
 Créer le fichier /etc/systemd/system/modem.service : 
 [Unit]
Description=Modem LTE launcher
After=network-online.target

[Service]
ExecStart=/usr/local/bin/modem-launch.sh
Restart=always
RestartSec=10

[Install]
WantedBy=multi-user.target
 
 Puis activer le service : 
 sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable modem.service
 
 
 8. Paramètres à adapter 
 
 
 
 Paramètre 
 Valeur par défaut 
 Description 
 
 
 
 
 PORT 
 /dev/ttyUSB2 
 Port série du modem 
 
 
 APN 
 iot 
 APN déclaré dans la configuration réseau 
 
 
 Opérateur 
 99970 
 Code PLMN de l'opérateur 
 
 
 iface 
 usb0 
 Interface réseau du modem 
 
 
 SSH_USER 
 procom 
 Utilisateur SSH sur le serveur de logs 
 
 
 SSH_HOST 
 192.108.119.79 
 IP du serveur de logs 
 
 
 Port tunnel 
 2222 
 Port exposé sur le serveur pour rebondir 
 
 
 SSH_KEY 
 /home/iot/.ssh/modem_tunnel 
 Chemin vers la clé SSH privée