基于4G LTE模块的树莓派远程SSH连接方案(内网穿透)

关键词： 树莓派 Raspberry 4G LTE 华为 Huawei ME909 移远 EC20 公网服务器 远程连接 远程SSH MobaXterm 内网穿透
概述：树莓派是一个稳定成熟性价比合理且受创客喜爱的计算平台，在实际应用中有一个比较典型的远程控制需求，只要树莓派能上网，那么可以通过各种方法来进行远程控制，比如MQTT、发送邮件、FTP、远程SSH等。今天我们要演示的是远程SSH连接的方案。
所需硬件平台：
1，安装了raspbian完整系统的树莓派平台，理论上全系树莓派都可支持，已经在树莓派zero和4B上验证通过；
2，公网服务器，最好是运行Ubuntu系统，这样无需额外配置即可使用SSH。公网服务器的搭建这里不再赘述，可以购买阿里云或者腾讯云的最低配虚拟主机；
树莓派平台可以通过有线网络、WiFi、4G模块等方式连接入网。对于通过路由器拨号上网的网络环境，不管是用有线网络还是用WiFi网络接入，一般都可以通过设置路由器端口映射进行访问(采用光猫拨号的一般没法映射，如果您有好方法请分享给我们，谢谢)，也可以通过本文的方式进行远程SSH连接访问；对于4G LTE方式联网的树莓派，因为运营商分配的并不是可以在公网访问的IP地址，所以只能通过服务器进行中转，也就是本文演示的方法。
本文采用的硬件平台是：
1，树莓派zero，不带WiFi的纯zero版本，便宜，约70RMB；
2，为zero设计的底板，有USB转以太网，3个USB口。底板有USB Type-C接口，可以通过此接口给整个系统供电，也可以通过树莓派zero上的供电MicroUSB口对整个系统供电，由于要在底板USB口上连接4G模块，所以我们建议用底板的USB Type-C接口进行供电；
3，带外壳的USB 4G LTE模块，测试采用电信卡。


硬件平台搭建完毕后，确保公网服务器能访问(可以通过域名或者直接ip地址)，确保树莓派能上网。服务器端需要开一个可供远程访问的账号，为了安全起见，建议控制一下该账号的权限。
接下来进行配置：
1，PC端使用mobaxterm以服务器端的账号信息远程登陆公网服务器；
2，在树莓派端开启一个命令行控制终端，输入以下命令：
ssh -p 22 -NR xxx.xxx.xxx.xxx:9091:localhost:22 AcountName@xxx.xxx.xxx.xxx
注意：AcountName请用公网服务器的账户名替换，xxx.xxx.xxx.xxx请用公网ip替换，当然如果有域名就以域名替换。在输入该命令后会提示输入密码；
3，回到步骤1的PC端mobaxterm窗口，输入以下命令：
ssh -CNL “*:9092:localhost:9091” AcountName@localhost
注意：AcountName请用公网服务器的账户名替换，同样会提示输入密码；
4，在PC端，再开一个mobaxterm的ssh连接，目标地址填公网服务器，端口是9092，用户名是pi(即树莓派默认的用户名，如果树莓派上有改动，请同步修改)。
提示登录时，输入raspberry 这个密码，也就是树莓派上pi用户的密码，如果树莓派上的用户名和密码有改动，请同步修改。
这样就可以完成内网穿透，从公网登录到pi板子上。
这是即可像本地SSH连接一样查看树莓派上的运行信息、管理文件、运行程序等。下面截图是远程ping包，以确认树莓派是以4G网络连接的。

我们总结一下：
步骤1和步骤3用于从本地连接到公网服务器并进行配置；
步骤2用于树莓派连接服务器并建立转发通道；
步骤4用于本地连接公网服务器的并建立转发通道。
完成步骤1-3后，即可在任意一台可以上网的PC上进行SSH远程控制连接到目标树莓派。
总的流程是：远程的树莓派和本地PC都连接到公网服务器，公网服务器负责在两者之间转发数据。因为SSH的数据流量本身就比较小，所以对服务器的需求很低，最低配的硬件和带宽即可满足多个设备的同时接入。多个pi接入时只需要更换一下端口即可。
如果对虚拟主机不熟悉，我们可提供代为配置的服务，最低配虚拟主机的费用一年仅一两百元即可，对于有远程SSH控制需求的用户还是可以承受的。只要设备不同时远程控制，那么一个最低配的虚拟主机连接几十台树莓派也毫无压力。
补充说明一下，Mobaxterm功能非常强大，通过SSH连接上远程树莓派之后，可以进行文件列表浏览、拖拽方式复制文件(从本地到远程树莓派或者从树莓派到本地，速度取决于网速)。

树莓配通过电信4G连接，测试用的公网服务器采用最低配，带宽1Mbps，实际拖拽文件的速度和带宽基本吻合。4G LTE模块的电信速度在30-50Mbps，如果公网服务器带宽选的更大一点就可以进一步提升文件同步速度。
另外，还可以在Mobaxterm下安装x11的app：
sudo apt-get install x11-apps
然后启动：
xcalc
就可以看到透过mobaxterm的x server功能，xcalc启动到了本地的pc界面里。
也可以运行如下命令，启动浏览器：
chromium-browser
不过由于RPi0的性能比较弱，启动时间需要2-3分钟，而且受限于网速，页面刷新也很慢。