TL;DR

• Задача: собрать портативный KVM over IP для доступа к ПК/серверу на уровне BIOS и вне ОС.

• Платформа: Raspberry Pi 4 + USB-карта захвата HDMI (MS2109) + PiKVM OS.

• Фишка сборки: самодельный Y-кабель USB-C, который одновременно питает RPi и эмулирует HID (клавиатуру/мышь) для целевого ПК.

• Железо и корпус: ручной корпус с выведенными HDMI и RJ-45, активное охлаждение через GPIO (5 В и GND) для стабильной работы 24/7.

• Настройка ОС: запись образа PiKVM OS через Raspberry Pi Imager; опционально Wi-Fi через PIBOOT/pikvm.txt.

• Безопасность и апдейты: смена дефолтных паролей; обновления rw → pikvm-update → ro.

• Удалённый доступ извне: Tailscale VPN для подключения к PiKVM не из локальной сети.

• Практика использования: Ethernet для минимальной задержки, монтирование ISO из веб-интерфейса, управление даже при зависшей ОС.

• Итог: недорогое, независимое от ОС, plug-and-play IP-KVM для домашнего стенда и мини-серверной с реальным OOB-доступом.

Введение в KVM over IP

KVM over IP (Keyboard, Video, Mouse over IP) — это технология, которая позволяет удалённо получать доступ к компьютеру или серверу и управлять им через сетевое подключение. Она даёт возможность работать с консолью сервера или ПК так, как если бы вы находились прямо перед ним, независимо от вашего местоположения.

Как это работает

• Аппаратное устройство. KVM over IP обычно представляет собой отдельное устройство, устанавливаемое на сервер или интегрированное в его аппаратную часть. Оно подключается к портам клавиатуры, видео и мыши сервера.

• Сетевое подключение. Затем устройство KVM over IP подключается к сети, что обеспечивает удалённый доступ к серверу.

• Программное обеспечение. Пользователь получает доступ к консоли сервера удалённо с помощью специализированного ПО, предоставляемого производителем устройства KVM over IP. Это ПО позволяет видеть экран сервера, управлять вводом с клавиатуры и мыши и взаимодействовать с сервером так, словно вы работаете за ним напрямую.

• Функции безопасности. Решения KVM over IP, как правило, оснащены средствами защиты — шифрованием и аутентификацией, которые обеспечивают безопасный удалённый доступ к серверу.

Преимущества по сравнению с программными решениями удалённого рабочего стола

• Доступ на низком уровне. KVM over IP предоставляет доступ к консоли сервера на низком уровне, позволяя работать с ним уже на этапе BIOS и в процессе загрузки. Такой уровень доступа недоступен для программных решений удалённого рабочего стола, работающих только в среде операционной системы.

• Независимость от операционной системы. Поскольку KVM over IP функционирует на аппаратном уровне, он не зависит от операционной системы сервера. Это значит, что администратор может управлять и диагностировать сервер даже тогда, когда ОС зависла или работает с ошибками.

• Внеполосное управление (out-of-band management, далее — OOB-управление). KVM over IP поддерживает внеполосное управление , позволяя администраторам подключаться к серверу и управлять им даже в случае сбоя ОС или недоступности основного сетевого стека.. Это критически важно для диагностики и обслуживания.

• Производительность. Устройства KVM over IP могут обеспечивать более стабильную работу в условиях сбоя ОС или драйверов по сравнению с программными решениями, поскольку они функционируют на аппаратном уровне. Однако по качеству видео и задержке они обычно уступают современным программным решениям удалённого рабочего стола.

• Отсутствие необходимости установки ПО. Так как KVM over IP является аппаратным решением, на стороне сервера не требуется установка дополнительного программного обеспечения, что упрощает внедрение и последующее обслуживание.

Обзор аппаратных решений

Коммерческие KVM-коммутаторы

На рынке представлено множество устройств KVM over IP, но для личного использования у них есть ряд недостатков. Ключевые из них:

• Стоимость: коммерческие аппаратные KVM-решения обычно требуют более высоких первоначальных затрат по сравнению с open-source вариантами, поскольку часто включают дополнительные функции и услуги поддержки.

• Несвободное ПО: большинство KVM-коммутаторов, рассчитанных на промышленную эксплуатацию в серверных и ЦОДах критической инфраструктуры, поставляются с закрытым программным обеспечением по проприетарной лицензии.

PiKVM

Лучшее решение для домашнего стенда/мини-серверной или удалённого управления ПК — PiKVM: открытое и недорогое IP-KVM-решение на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi (ARM).

Устройство PiKVM поддерживает множество полезных функций для управления удалённой машиной, например:

• эмуляция накопителя: позволяет подключать локальный файл *.iso к удалённому компьютеру и тем самым переустанавливать любую ОС удалённо;

• эмуляция подключения/отключения USB-устройств;

• управление питанием ATX (опционально; требуется ATX-модуль/плата и подключение к кнопке питания/материнской плате).

Если вы хотите приобрести устройство PiKVM, есть два варианта:

• заказать готовое устройство на официальном сайте;

• купить поддерживаемую плату Raspberry Pi и необходимые компоненты и собрать устройство самостоятельно.

---

Сборка собственного устройства PiKVM v2

Я решил собрать PiKVM v2 сам, поскольку в моей стране нет доставки готовых устройств. К тому же DIY-подход даёт больше гибкости: можно собрать устройство под нужные функции и выбрать любые компоненты.

Выбор компонентов

После изучения официальной документации PiKVM очевидно, что для DIY-сборки подходит версия PiKVM v2. Хотя сегодня существует и более современная версия PiKVM v3, которая доступна в готовых устройствах и отличается расширенным функционалом, v2 остаётся надёжным и популярным вариантом для самостоятельной сборки. Для сборки я использовал такие комплектующие:

• 1 x Raspberry Pi 4 Model B с 2 ГБ ОЗУ

• 1 × блок питания 5.1 В / 3 А (официальный Raspberry Pi PSU или эквивалент) + короткий USB-C кабель с низким сопротивлением

• 1 x USB-карта захвата HDMI (совместимая с PiKVM, например на чипе MS2109)

• 1 x SD-карта Kingston 32 ГБ, класс 10
  2 x кабеля USB-A → USB-C (для изготовления кастомного кабеля питания)

• 1 x HDMI-кабель (штекер-штекер)

• 1 x вентилятор 80 мм (для активного охлаждения)

Изготовление нестандартного кабеля питания

Чтобы управлять удалённой машиной с помощью нашего DIY-KVM, компьютер должен распознавать устройство как USB-HID (Human Interface Device) — то есть как обычную клавиатуру или мышь (клавиатура и мышь компьютера — это тоже HID-устройства).

Проблема платы Raspberry Pi 4 Model B в том, что у неё есть только один порт USB-C, способный работать как HID-устройство, и этот же порт используется для питания. Чтобы обойти это ограничение, потребуется изготовить специальный кабель, который одновременно будет выступать USB-устройством для целевого хоста и получать внешнее питание от адаптера.

Для изготовления такого кабеля нужны 2 кабеля USB-A (штекер) → USB-C (штекер). Рекомендую выбирать качественные кабели, так как плате требуется питание током до 3 А. Процесс сборки включает следующие шаги:

1. Возьмите первый кабель и аккуратно снимите внешнюю оболочку. Оставьте проводники линий данных (зелёный и белый) нетронутыми, а провода питания +5 В (красный) и «земли» (чёрный) — перережьте.

2. Возьмите второй кабель и отрежьте его полностью — нужна только часть с разъёмом USB-A.

3. Спаяйте провод +5 В (красный) части со вторым USB-A с проводом +5 В (красный) части с USB-C.

4. Спаяйте вместе все три провода «земли» (чёрные) от всех частей кабеля.

5. Изолируйте все соединения с помощью термоусадочных трубок (или качественной изоленты, если нет термоусадки).

В итоге разъём USB-C подключается к плате Raspberry Pi, разъём USB-A второго кабеля (с подведённым питанием) — к сетевому адаптеру, а разъём USB-A первого кабеля (с линиями данных) — к ПК, которым вы хотите управлять. Для наглядности ниже приведена схема пайки кабеля.

Также рекомендую видео на YouTube от разработчика PiKVM, где показан весь процесс изготовления такого кабеля.

Вот фото собранного мной кабеля. Я подписал все концы, чтобы не перепутать при подключении. Чёрный разъём USB-A идёт к адаптеру питания, белый разъём USB-A — к компьютеру, а разъём USB-C — к плате Raspberry Pi.

Сборка устройства в самодельном корпусе

В числе компонентов для сборки используется внешняя карта захвата HDMI-видеосигнала — её следует подключать к любому USB 3.0 порту Raspberry Pi (синие разъёмы), так как они равнозначны по пропускной способности. С учётом этого официальный корпус Raspberry Pi мне не подошёл: он показался слишком дорогим и неудобным для частых подключений. Поэтому я решил собрать устройство в едином самодельном корпусе для большей портативности и формата „plug-and-play“: чтобы при подключении к другому ПК было достаточно вставить только HDMI- и USB-кабели.

Кроме того, не секрет, что платы Raspberry Pi могут перегреваться при экстремальной нагрузке на CPU или при круглосуточной работе. С учётом этого я предусмотрел активное охлаждение с вентилятором 80 мм. Для компактных сборок можно использовать готовые корпуса с радиаторами и встроенными вентиляторами меньшего диаметра (30–40 мм), которых достаточно для Raspberry Pi 4 при длительной нагрузке.

К сожалению, у меня нет 3D-принтера, чтобы спроектировать и изготовить качественный корпус, похожий на заводской. Поэтому я сделал его вручную — в основном использовал старые пластиковые панели, которые были под рукой.

Вентилятор можно подключить к соответствующим GPIO-пинам на плате. Для питания вентилятора я использовал контакт №2 для +5 В (красный провод) и контакт №6 для «земли» (чёрный провод).

Я использовал штатный разъём вентилятора, но пришлось разместить контакты в нём в правильном порядке.

Также я вывел на боковую панель удлинённый разъём Ethernet RJ-45 (внутри подключён к штатному порту Raspberry Pi). Это сделано для удобства, так как проводное соединение действительно обеспечивает более стабильный стрим с низкой задержкой по сравнению с Wi-Fi. Для этого я сделал удлинитель и установил разъём рядом с входом HDMI.

Прошивка PiKVM OS

Чтобы Raspberry Pi мог работать как аппаратное KVM-устройствo, необходимо записать на SD-карту образ операционной системы PiKVM OS.

Подходящий образ PiKVM OS для конкретной модели Raspberry Pi можно найти на странице PiKVM Flashing OS. Я скачал образ „DIY PiKVM V2 Platform, Raspberry Pi 4 for USB Dongle“, так как он соответствует моему оборудованию (Raspberry Pi 4 Model B и USB-карта захвата HDMI). На 2025 год серийная линейка сосредоточена на PiKVM V4 (Mini/Plus); DIY-вариант V2 остаётся поддерживаемым. Для новой сборки ориентируйтесь на актуальные образы и инструкции на официальном сайте.

Для записи образа на SD-карту используется программа Raspberry Pi Imager. Поскольку я использую Arch Linux, установил её из официального пакета rpi-imager:

sudo pacman -S rpi-imager

Затем подключите SD-карту к компьютеру. Поскольку в моём компьютере нет встроенного картридера, я использую переходник microSD → USB-A.

Чтобы записать скачанный образ, выполните следующие шаги:

1. Откройте Raspberry Pi Imager.

2. Нажмите «Choose device» и выберите модель вашей платы Raspberry Pi. Здесь я выбрал «Raspberry Pi 4».

3. Нажмите «Choose OS», прокрутите вниз и выберите опцию «Use custom image». В файловом диалоге укажите скачанный образ PiKVM.

4. Нажмите «Choose storage» и выберите свою SD-карту. Будьте внимательны: RPI Imager отформатирует выбранный носитель.

5. Убедитесь, что все поля заполнены корректно, затем нажмите «next».

6. Появится окно с предложением настроить параметры образа (OS customization). Если хотите, можете сразу включить SSH и задать hostname. Если дополнительных настроек не требуется — нажмите „NO“.

7. Подтвердите процесс записи и дождитесь, пока RPI Imager завершит запись и проверку (валидацию) образа.

Настройка подключения по Wi-Fi (необязательно)

Как я уже упоминал, лучше использовать интернет-подключение через Ethernet RJ-45: оно надёжнее и обеспечивает более высокое качество видеопотока и меньшую задержку по сравнению с Wi-Fi. Однако, поскольку я хочу, чтобы устройство было портативным, чтобы можно было брать его с собой и подключать к другому ПК или ноутбуку, может оказаться, что соединения Ethernet RJ-45 не будет в наличии. Поэтому я задал параметры Wi-Fi для точки доступа «Mobile Hotspot» моего Android-смартфона, который всегда со мной. Таким образом, когда плата Raspberry Pi загружается без подключённого Ethernet-кабеля, она использует встроенный Wi-Fi-адаптер и подключается к моему смартфону.

Чтобы настроить Wi-Fi, выполните следующие шаги:

1. Подключите SD-карту к компьютеру.

2. Вы увидите, что у SD-карты несколько разделов. Нужно открыть первый раздел под названием „PIBOOT“ (он определяется как отдельный диск при подключении карты).

3. Найдите файл pikvm.txt в корневой папке раздела «PIBOOT». Если файла нет — создайте его вручную; если файл уже существует, ничего не удаляйте: в конец нужно добавить 2 параметра.

4. Добавьте 2 параметра в конец файла. Замените значения в примере на ваши учётные данные Wi-Fi.

WIFI_ESSID=my_wifi_network
WIFI_PASSWD=the_most_secure_password_ever

5. Сохраните файл. Затем корректно размонтируйте раздел и извлеките SD-карту. Установите SD-карту в плату.

Первый запуск

Это важный шаг: во время первого запуска PiKVM OS инициализирует необходимые настройки и генерирует уникальные SSH-ключи и сертификаты безопасности.

Шаги первого запуска:

1. Установите SD-карту с записанной PiKVM OS в плату Raspberry Pi.

2. Подключите плату Raspberry Pi к роутеру с помощью кабеля Ethernet RJ-45. Во время первого запуска можно использовать как Ethernet, так и заранее настроенный Wi-Fi. Главное — убедиться, что выбранная сеть доступна, иначе устройство не подключится.

3. Загрузите плату Raspberry Pi. Для этого подключите к порту USB-C источник питания 5 В 3 А.

4. Подождите, пока PiKVM OS завершит первичную инициализацию. Процесс может занять до 10 минут. 

ВАЖНО: не отключайте питание платы Raspberry Pi до завершения первичной инициализации.

5. После завершения первого запуска устройство PiKVM подключится к сети и получит локальный IP-адрес в вашей локальной сети (LAN) роутера. Чтобы узнать, какой IP-адрес получил PiKVM, зайдите в панель администрирования роутера и посмотрите список подключённых устройств.

В моём случае плата получила IP-адрес 192.168.0.222, поэтому далее во всех примерах я буду использовать его. В вашем случае IP-адрес будет другим.

6. Далее вам понадобится компьютер или смартфон, подключённый к той же локальной сети, что и устройство PiKVM. Откройте браузер и перейдите по адресу https://192.168.0.222. По умолчанию доступны две учётные записи: для веб-интерфейса — admin/admin, для SSH/консоли — root/root. Сразу смените оба пароля; при отличиях смотрите документацию к вашему образу PiKVM OS.

7. Смените пароли по умолчанию, чтобы обеспечить безопасность устройства. Подробное описание этого процесса смотрите в документации PiKVM.

Обновление программного обеспечения ОС PiKVM

PiKVM OS — это операционная система с открытым исходным кодом, основанная на Arch Linux. Важно регулярно обновлять PiKVM OS, чтобы получать исправления безопасности и новые функции. Как и в любой Linux-системе, обновление выполняется через терминал — можно использовать либо ssh-сеанс, либо терминал в веб-интерфейсе PiKVM.

Чтобы обновить ОС, выполните следующее:

1. Откройте терминал в веб-интерфейсе PiKVM. Либо подключитесь по ssh.

2. Войдите под пользователем root (или используйте sudo, если root отключён).

3. Выполните rw, затем pikvm-update (если команда отсутствует — pacman -S pikvm-os-updater, затем pikvm-update), по завершении — ro; дождитесь конца процесса. Убедитесь, что во время обновления устройство PiKVM не теряет питание и подключение к интернету.

Настройка Tailscale VPN (необязательно)

Бывают пограничные сценарии, когда нет доступа к той же локальной сети, где находится плата PiKVM — например, PiKVM подключён к домашнему серверу, а вы физически не дома, но нужен удалённый доступ к серверу.

Поскольку я стремлюсь к максимальной портативности устройства, я также хочу, чтобы у меня была возможность одалживать его другим: человек берёт мой PiKVM, подключает его к своему ПК и домашней сети, а я могу удалённо подключиться к этому ПК и, к примеру, помочь переустановить ОС.

Tailscale VPN — бесплатный инструмент (для личного использования), который решает описанные выше задачи. Он помогает получить доступ к PiKVM из интернета. Шаги для его настройки:

1. Откройте терминал в веб-интерфейсе PiKVM. Либо подключитесь по ssh.

2. Установите сборку для PiKVM и поднимите сервис:

su -
rw
pacman -S tailscale-pikvm
systemctl enable --now tailscaled
tailscale up (при необходимости: tailscale up --authkey=…)
ro

3. В терминале появится ссылка; скопируйте её и откройте в браузере. После этого войдите в Tailscale VPN или зарегистрируйтесь — и ваше устройство PiKVM будет привязано к аккаунту.

4. Установите клиент Tailscale на систему, с которой вы планируете подключаться (не на ПК, которым будете управлять через PiKVM), и подключитесь к VPN. Для этого следуйте этим инструкциям.

5. После настройки клиента на вашей системе откройте Tailscale Admin Page. Если всё сделано правильно, вы увидите своё устройство PiKVM и систему, с которой выполняется удалённое подключение к PiKVM.

На скриншоте выше выделен пример IP-адреса, который следует использовать в браузере для удалённого подключения к PiKVM.

6. Для устойчивого доступа используйте auth-key с нужным сроком действия (или без истечения, если это допустимо по политике безопасности) и настройте авто-ротацию ключей в Tailscale Admin Console.

После завершения настройки при каждой загрузке устройство PiKVM будет автоматически подключаться к VPN-сети, поэтому, если мне нужен удалённый доступ к нему из любого места, я просто подключаю ноутбук к той же VPN и управляю своим устройством PiKVM.

Использование устройства PiKVM для управления компьютером, ноутбуком или сервером

Это инструкция по использованию платы PiKVM как портативного устройства. Для сборки подключения понадобятся: устройство PiKVM, машина, которой вы хотите управлять, нестандартный кабель питания и адаптер, кабель Ethernet RJ-45, HDMI-кабель.

1. Возьмите кабель Ethernet RJ-45 и подключите его к устройству PiKVM и вашему Wi-Fi-роутеру.

2. Подключите HDMI-кабель: один конец — в HDMI-вход устройства PiKVM (через карту захвата), другой — в HDMI-выход целевой машины.

3. Возьмите нестандартный кабель питания и подключите:

• USB-C-разъём — к устройству PiKVM.

• USB-A-разъём с меткой „PC/Laptop“ подключите к целевой машине. Это соединение эмулирует клавиатуру, мышь и другие USB-устройства, а также может использоваться для функций вроде виртуальной загрузки с ISO.

• USB-A-разъём с меткой «Power» — к сетевому адаптеру питания.

4. Включите адаптер питания в розетку. Устройство PiKVM должно загрузиться и подключиться к сети.

5. Включите машину, которой вы хотите управлять.

После этого вы сможете подключиться к устройству PiKVM и управлять своей машиной.

Заключение

Итак, нам удалось собрать портативное устройство KVM over IP, которое обладает полезными возможностями:

• Устройство поддерживает как Ethernet, так и Wi-Fi. Для стабильной работы с низкой задержкой рекомендуется использовать проводное подключение.

• Устройство полностью управляется удалённо через VPN.

• Устройство собрано в уникальном самодельном корпусе и использует активное охлаждение, предотвращающее перегрев, поэтому он может работать в круглосуточном режиме (24/7) при условии достаточного охлаждения и стабильного питания.

---

Если после DIY PiKVM хочется дальше в «железо», курс «Электроника и электротехника» поможет перейти от копирования к собственной разработке. Базовая схемотехника, питание и GPIO, выбор компонентов, проектирование принципиальных схем и печатных плат (включая многослойные), плюс практика в симуляторах и на Arduino — чтобы доводить идеи до рабочих устройств.

А если хочется системного роста, удобнее взять подписку OTUS: доступ к 200+ авторским курсам во всех ключевых направлениях. Собираете индивидуальный трек, меняете курсы ежемесячно под свои цели, получаете поддержку экспертов и новые программы — и всё это с ощутимой экономией по сравнению с разовыми покупками. Узнать подробнее про подписку