Wi-Fi 总结

术语

WEP:

Wired Equivalency Protection，一种Wi-Fi连接的安全标准，类似的安全标准还包括下面的WPA，WPA2。它可以使用64/128bit的ASCII/HEX(0-9,A-F)的Password，它的密钥是由Password和一个IV（初始化向量）组成，加密算法是stream cipher RC4，并使用 CRC-32校验和确保完整性。加密解密过程如下：AP发送的数据包（包括IV和加密过的数据）–>无线客户端收到此数据包–>提取其中的IV，用于和本地的Password形成密钥–>解密数据包。它有两种鉴权方式：Open System, Shared Key.

Open System:

这种鉴权方式不需要客户端提供任何credentials，因此，实际上任何客户端都可以尝试与AP进行鉴权和连接，这其中并不存在实际意义上的鉴权。鉴权连接结束，AP用WEP密钥加密数据，这时，客户端就需要正确的Password形成密钥来解密

Shared Key：

通过四次握手并使用WEP加密来完成鉴权。详细区别请参阅：opensystem_vs_sharedkey.txt

WPA：

Wi-Fi Protected Access，实现了802.11i的大部分标准,它和下面的WPA2有两种鉴权方式，一是使用802.1x，一种是使用Pre-Shared Key

WPA2：

Wi-Fi Protected Access，完全实现802.11i标准

WPA个人版/WPA-PSK：

使用Pre-Shared Key鉴权方式的WPA，设计给负担不起 802.1X 验证服务器的成本和复杂度的家庭和小型公司网络使用。同WPA2个人版/WPA2-PSK

WPA企业版：

使用802.1x鉴权方式给WPA。同WPA2企业版

802.1X：

802.1协议族中的一部分，它是一种基于端口的网络接入控制机制，它给希望接入LAN的设备提供了一种鉴权机制，它是基于EAP的.扩展阅读：http://en.wikipedia.org/wiki/802.1x

EAP:

Extensible Authentication Protocol,一种普遍使用的认证机制，它是一个认证框架，并不是一种特殊的认证机制。EAP提供一些公共的功能，并且允许协商所希望的认证机制。这些机制被叫做EAP方法，现在大约有40种不同的方法。当EAP被基于802.1x的网络接入设备（诸如802.11a/b/g ，无线接入点）调用时，现代的EAP方法可以提供一个安全认证机制，并且在用户和网络接入服务器之间协商一个安全的PMK(Pairwise Master Key)。该PMK可以用于使用TKIP和AES加密的无线会话。在Pre-Shared Key验证方式中，PMK=PSK。

PMKSA：

PMK Security Association，参考：pmksa.txt

TKIP：

Temporal Key Integrity Protocol，数据传输加密算法（类似于WEP加密的 RC4 算法）

AES:

Advanced Encryption Standard，数据传输加密算法（类似于WEP加密的 RC4 算法）

CCMP： Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol，数据完整性编码校验算法（类似于WEP中 CRC32 算法）

MIC:

数据完整性编码校验算法（类似于WEP中 CRC32 算法）

总结Wifi连接过程大致如下： 客户端与AP的鉴权，与AP建立连接，若使用加密，AP发送并加密数据包，无线客户端接收并解密数据包。密码学中有两个概念：加密算法和密钥，通过这两个东西来解加密过的数据包。 密钥，对于WEP，WPA/WPA2个人版来说，总是由一个Pre-Shared Key，加上其他元素，经过一系列过程产生而来，这个Pre-shared Key就是我们平时接入Wi-Fi时需要输入的密码。对于WPA/WPA2企业版，这个Pre-Shared Key叫做PMK，形成密钥的过程原理相似。 目前，EAP方法基本上是与802.1x一起使用

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目前Wi-Fi的加密模式主要有：WEP，WPA，WPA2-PSK。

2.4G 与 5G

随着无线设备数的增加. 2.4GWi-Fi 已满足不了人们的日常需求, 5GWi-Fi应运而生, 先看下标准定义

IEEE802.11协议对2.4GHz频段的规定：

频率范围：2.4GHz～2.4835GHz；14个信道，信道带宽20M（相邻多个信道频率重叠）。下面你看到的频率范围包含22M，是因为有2M被用作强制隔离频带，不参与数据传输。

在中国，2.4G这条高速公路上一共有13条车道（信道）。

虽然一共有13条车道，但由于资源有限。所以，不同车道之间，便会存在共用“路面”的问题。13条车道中，最多只有3条车道可以不相互影响，例如1、6、11车道互不相互干扰。

IEEE802.11协议对5GHz频段的规定：

频率范围：5.150-5.250GHz、5.250-5.350GHz、5.470-5.725GHz、5.745-5.825GHz；共201个信道，信道带宽40M/80M/160M（可选择，相邻多个信道频率重叠）。

虽然中国5G车道只有 4 个，但每个相邻的车道间距有20MHz（2.4G车道间距是5MHz），在20MHz时，车道之间不会有干扰。如果为了提升速率，把两个20MHz的车道合在一起，就形成了40MHz。以此类推，中国5G频段最多可以提供80MHz的超大车道，所以5G的速率自然快乐。

wpa_supplicant

wpa_supplicant本是开源项目源码，被谷歌修改后加入android移动平台，它主要是用来支持WEP，WPA/WPA2和WAPI无线协议和加密认证的，而实际上的工作内容是通过socket（不管是wpa_supplicant与上层还是wpa_supplicant与驱动都采用socket通讯）与驱动交互上报数据给用户，而用户可以通过socket发送命令wpa_supplicant调动驱动来对WiFi芯片操作。

简单的说，wpa_supplicant就是WiFi驱动和用户的中转站外加对协议和加密认证的支持。

wpa_supplicant是支持WPA和WPA2（IEEE 802.11i / RSN）的Linux，BSD，Mac OS X和Windows的WPA请求者。它适用于台式机/笔记本电脑和嵌入式系统。请求者是在客户站中使用的IEEE 802.1X / WPA组件。

它实现与WPA身份验证器的密钥协商，并控制WLAN驱动程序的漫游和IEEE 802.11身份验证/关联。wpa_supplicant被设计成一个在后台运行的“守护程序”程序，并作为控制无线连接的后端组件。

wpa_supplicant支持单独的前端程序，包含基于文本的前端（wpa_cli）和GUI（wpa_gui）。

wifi 的 concurrent mode

所谓wifi的共存模式，有以下几种：

1. station mode + station mode
2. station mode + ap mode
3. station mode + p2p mode
4. p2p mode + ap mode

目前android自从JB version后，就开始支持station + p2p的共存，但其他的共存模式目前在android上都还未支持。现在市面上的wifi驱动主要是支持前三种共存，目前第四种共存模式，暂未见到；而station+ap mode,目前我们有在BXXX项目中使用，使用场景就是：

做Ap供其他的mid或phone来连接，同时自己又做station mode来连接外面可以上网的路由器，这样在mid或phone上，就可以在访问BXXX的同时，还可以上网。BXXX自己当然也可以上网了。

但需要主要的是，以上各模式中的station，ap，p2p在驱动中都需要对应的网络接口的，所以如果要支持concurrent mode，你的驱动insmod后，必须吐出两个网络接口才行，如果只有一个网络接口，那肯定是不支持concurrent mode的，见下图，加载驱动后就会出现wlan0，p2p0两个网络接口。

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另外需要注意，这两个网络接口，都是在驱动中虚拟出来的，共享同一个物理硬件，因此他们也共享物理硬件所能达到的throughput，由于他们共同一个物理硬件，所以wlan0和p2p0必须在同一个channel上，因此跟wlan0和p2p0连接的网络都在同一个channel上，这样这个大网络里所有的设备共同参与这个信道的载波侦听/冲突检测，即同一时间只能有一个站在空气中发送无线包。如果刚开始出现ap/p2p跟wlan0的channel不一致的情况，那一般都是ap/p2p断开之前的链接，重新调频到wlan0的信道建立新的链接。

wlan0，p2p0都是在linux下的wifi驱动中创建的，譬如进来一个数据包是根据什么标准来判断，该路由到wlan0还是该路由到p2p0，

这是一个很趣的问题；另外wlan0接口和p2p0接口他们的发送数据包是如何调度和管理的，也是一个值得关注的问题。

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2：station mode + ap mode 本节介绍station+ap的concurrent mode是如何建立的。先上一张整体的框架图：

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在调试阶段，为了验证ap+sta是否正常工作，我们最好是step by step的先验证sta mode是ok的，然后验证ap

mode是ok的，最后才是sta+ap mode是否ok。

#define WPA_DRIVER_FLAGS_P2P_CONCURRENT    0x00000200 //Wifi驱动支持STA和P2P的并发运行

1. https://w1.fi/wpa_supplicant/
2. https://w1.fi/wpa_supplicant/devel/
3. https://blog.csdn.net/kissinger_1984/java/article/details/83113056
4. https://blog.csdn.net/xiaojsj111/article/details/30482001
5. https://blog.csdn.net/ztguang/article/details/51015976