wifi wpa_supplicant软件架构分析

1.启动命令

wpasupplicant在启动时，启动命令可以带有很多参数，目前我们的启动命令如下：

wpa_supplicant/system/bin/wpa_supplicant-Dwext-ieth0-c/data/wifi/wpa_supplicant.conf-f/data/wifi/wpa_log.txt

wpa_supplicant对于启动命令带的参数，用了两个数据结构来保存，

一个是wpa_params,另一个是wpa_interface.

这主要是考虑到wpa_supplicant是可以同时支持多个网络接口的。

wpa_params数据结构主要记录与网络接口无关的一些参数设置。

而每一个网络接口就用一个wpa_interface数据结构来记录。

在启动命令行中，可以用-N来指定将要描述一个新的网络接口，对于一个新的网络接口，可以用下面六个参数描述：

-i<ifname>:网络接口名称

-c<conf>:配置文件名称

-C<ctrl_intf>:控制接口名称

-D<driver>:驱动类型

-p<driver_param>:驱动参数

-b<br_ifname>:桥接口名称

2.wpa_supplicant初始化流程

2.1.main()函数：

在这个函数中，主要做了四件事。

a.解析命令行传进的参数。

b.调用wpa_supplicant_init()函数，做wpa_supplicant的初始化工作。

c.调用wpa_supplicant_add_iface()函数，增加网络接口。

d.调用wpa_supplicant_run()函数，让wpa_supplicant真正的run起来。

2.2.wpa_supplicant_init()函数：

a.打开debug文件。

b.注册EAPpeer方法。

c.申请wpa_global内存，该数据结构作为统领其他数据结构的一个核心，主要包括四个部分：

wpa_supplicant*ifaces/*每个网络接口都有一个对应的wpa_supplicant数据结构，该指针指向最近加入的一个，在wpa_supplicant数据结构中有指针指向next*/

wpa_paramsparams/*启动命令行中带的通用的参数*/

ctrl_iface_global_priv*ctrl_iface/*global的控制接口*/

ctrl_iface_dbus_priv*dbus_ctrl_iface/*dbus的控制接口*/

d.设置wpa_global中的wpa_params中的参数。

e.调用eloop_init函数将全局变量eloop中的user_data指针指向wpa_global。

f.调用wpa_supplicant_global_ctrl_iface_init函数初始化global控制接口。

g.调用wpa_supplicant_dbus_ctrl_iface_init函数初始化dbus控制接口。

h.将该daemon的pid写入pid_file中。

2.3.wpa_supplicant_add_iface()函数：

该函数根据启动命令行中带有的参数增加网络接口,有几个就增加几个。

a.因为wpa_supplicant是与网络接口对应的重要的数据结构，所以，首先分配一个wpa_supplicant数据结构的内存。

b.调用wpa_supplicant_init_iface()函数来做网络接口的初始工作，主要包括：

设置驱动类型，默认是wext；

读取配置文件，并将其中的信息设置到wpa_supplicant数据结构中的conf指针指向的数据结构，它是一个wpa_config类型；

命令行设置的控制接口ctrl_interface和驱动参数driver_param覆盖配置文件里设置，命令行中的优先；

拷贝网络接口名称和桥接口名称到wpa_config数据结构；

对于网络配置块有两个链表描述它，一个是config->ssid,它按照配置文件中的顺序依次挂载在这个链表上，还有一个是pssid，它是一个二级指针，指向一个指针数组，该指针数组按照优先级从高到底的顺序依次保存wpa_ssid指针，相同优先级的在同一链表中挂载。

c.调用wpa_supplicant_init_iface2()函数，主要包括：

调用wpa_supplicant_init_eapol()函数来初始化eapol；

调用相应类型的driver的init()函数；

设置driver的param参数；

调用wpa_drv_get_ifname()函数获得网络接口的名称，对于wext类型的driver，没有这个接口函数；

调用wpa_supplicant_init_wpa()函数来初始化wpa，并做相应的初始化工作；

调用wpa_supplicant_driver_init()函数，来初始化driver接口参数；在该函数的最后，会

wpa_s->prev_scan_ssid=BROADCAST_SSID_SCAN;

wpa_supplicant_req_scan(wpa_s,interface_count,100000);

来主动发起scan，

调用wpa_supplicant_ctrl_iface_init()函数，来初始化控制接口；对于UNIXSOCKET这种方式，其本地socket文件是由配置文件里的ctrl_interface参数指定的路径加上网络接口名称；

2.4.wpa_supplicant_run()函数：

初始化完成之后，让wpa_supplicant的maineventlooprun起来。

在wpa_supplicant中，有许多与外界通信的socket，它们都是需要注册到eloopevent模块中的，具体地说，就是在eloop_sock_table中增加一项记录，其中包括了sock_fd,handle,eloop_data,user_data。

eloopevent模块就是将这些socket组织起来，统一管理，然后在eloop_run中利用select机制来管理socket的通信。

3.Wpa_supplicant提供的接口

从通信层次上划分，wpa_supplicant提供向上的控制接口controlinterface，用于与其他模块（如UI）进行通信，其他模块可以通过controlinterface来获取信息或下发命令。Wpa_supplicant通过socket通信机制实现下行接口，与内核进行通信，获取信息或下发命令。

3.1上行接口

Wpa_supplicant提供两种方式的上行接口。一种基于传统dbus机制实现与其他进程间的IPC通信；另一种通过Unixdomainsocket机制实现进程间的IPC通信。

3.1.1Dbus接口

该接口主要在文件“ctrl_iface_dbus.h”，“ctrl_iface_dbus.c”，“ctrl_iface_dbus_handler.h”和“ctrl_iface_dbus_handler.c”中实现，提供一些基本的控制方法。

DBusMessage*wpas_dbus_new_invalid_iface_error(DBusMessage*message);

DBusMessage*wpas_dbus_global_add_interface(DBusMessage*message,

structwpa_global*global);

DBusMessage*wpas_dbus_global_remove_interface(DBusMessage*message,

structwpa_global*global);

DBusMessage*wpas_dbus_global_get_interface(DBusMessage*message,

structwpa_global*global);

DBusMessage*wpas_dbus_global_set_debugparams(DBusMessage*message,

structwpa_global*global);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_scan(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_scan_results(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_bssid_properties(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s,

structwpa_scan_res*res);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_capabilities(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_add_network(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_remove_network(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_set_network(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s,

structwpa_ssid*ssid);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_enable_network(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s,

structwpa_ssid*ssid);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_disable_network(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s,

structwpa_ssid*ssid);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_select_network(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_disconnect(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_set_ap_scan(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_set_smartcard_modules(

DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_get_state(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_get_scanning(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_set_blobs(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

DBusMessage*wpas_dbus_iface_remove_blobs(DBusMessage*message,

structwpa_supplicant*wpa_s);

3.1.2Unixdomainsocket接口

该接口主要在文件“wpa_ctrl.h”，“wpa_ctrl.c”，“ctrl_iface_unix.c”，“ctrl_iface.h”和“ctrl_iface.c”实现。

（1）“wpa_ctrl.h”，“wpa_ctrl.c”完成对controlinterface的封装，对外提供统一的接口。其主要的工作是通过Unixdomainsocket建立一个controlinterface的client结点，与作为server的wpa_supplicant结点通信。

主要功能函数：

structwpa_ctrl*wpa_ctrl_open(constchar*ctrl_path);

/*建立并初始化一个Unixdomainsocket的client结点，并与作为server的wpa_supplicant结点绑定*/

voidwpa_ctrl_close(structwpa_ctrl*ctrl);

/*撤销并销毁已建立的Unixdomainsocket的client结点*/

intwpa_ctrl_request(structwpa_ctrl*ctrl,constchar*cmd,size_tcmd_len,

char*reply,size_t*reply_len,

void(*msg_cb)(char*msg,size_tlen));

/*用户模块直接调用该函数对wpa_supplicant发送命令并获取所需信息

*可以发送的命令如附件1所示*/

Note:

Wpa_supplicant提供两种由外部模块获取信息的方式：一种是外部模块通过发送request命令然后获取response的问答模式，另一种是wpa_supplicant主动向外部发送event事件，由外部模块监听接收。

一般的常用做法是外部模块通过调用wpa_ctrl_open()两次，建立两个controlinterface接口，一个为ctrlinterface，用于发送命令，获取信息，另一个为monitorinterface，用于监听接收来自于wpa_supplicant的event时间。此举可以降低通信的耦合性，避免response和event的相互干扰。

intwpa_ctrl_attach(structwpa_ctrl*ctrl);

/*注册某个controlinterface作为monitorinterface*/

intwpa_ctrl_detach(structwpa_ctrl*ctrl);

/*撤销某个monitorinterface为普通的controlinterface*/

intwpa_ctrl_pending(structwpa_ctrl*ctrl)；

/*判断是否有挂起的event事件*/

intwpa_ctrl_recv(structwpa_ctrl*ctrl,char*reply,size_t*reply_len);

/*获取挂起的event事件*/

（2）“ctrl_iface_unix.c”实现wpa_supplicant的Unixdomainsocket通信机制中server结点，完成对client结点的响应。

其中最主要的两个函数为：

staticvoidwpa_supplicant_ctrl_iface_receive(intsock,void*eloop_ctx,

void*sock_ctx)

/*接收并解析client发送request命令，然后根据不同的命令调用底层不同的处理函数；

*然后将获得response结果回馈到client结点。

*/

staticvoidwpa_supplicant_ctrl_iface_send(structctrl_iface_priv*priv,

intlevel,constchar*buf,

size_tlen)

/*向注册的monitorinterfaces主动发送event事件*/

（3）“ctrl_iface.h”和“ctrl_iface.c”主要实现了各种request命令的底层处理函数。

3.2下行接口

Wpa_supplicant提供的下行接口主要用于和kernel（driver）进行通信，下发命令和获取信息。

Wpa_supplicant下行接口主要包括三种重要的接口：

1．PF_INETsocket接口，主要用于向kernel发送ioctl命令，控制并获取相应信息。

2．PF_NETLINKsocket接口，主要用于接收kernel发送上来的event事件。

3．PF_PACKETsocket接口，主要用于向driver传递802.1X报文。

主要涉及到的文件包括：“driver.h”，“drivers.c”，“driver_wext.h”，“driver_wext.c”，“l2_packet.h”和“l2_packet_linux.c”。其中“driver.h”，“drivers.c”，“driver_wext.h”和“driver_wext.c”实现PF_INETsocket接口和PF_NETLINKsocket接口；“l2_packet.h”和“l2_packet_linux.c”实现PF_PACKETsocket接口。

（1）“driver.h”，“drivers.c”主要用于封装底层差异对外显示一个相同的wpa_driver_ops接口。Wpa_supplicant可支持atmel,Broadcom,ipw,madwifi,ndis,nl80211,wext等多种驱动。

其中一个最主要的数据结构为wpa_driver_ops,其定义了driver相关的各种操作接口。

（2）“driver_wext.h”，“driver_wext.c”实现了wext形式的wpa_driver_ops，并创建了PF_INETsocket接口和PF_NETLINKsocket接口，然后通过这两个接口完成与kernel的信息交互。

Wext提供的一个主要数据结构为：

structwpa_driver_wext_data{

void*ctx;

intevent_sock;

intioctl_sock;

intmlme_sock;

charifname[IFNAMSIZ+1];

intifindex;

intifindex2;

intif_removed;

u8*assoc_req_ies;

size_tassoc_req_ies_len;

u8*assoc_resp_ies;

size_tassoc_resp_ies_len;

structwpa_driver_capacapa;

inthas_capability;

intwe_version_compiled;

/*forset_auth_algfallback*/

intuse_crypt;

intauth_alg_fallback;

intoperstate;

charmlmedev[IFNAMSIZ+1];

intscan_complete_events;

};

其中event_sock为PF_NETLINKsocket接口，ioctl_sock为PF_INETsocket借口。

Driver_wext.c实现了大量底层处理函数用于实现wpa_driver_ops操作参数，其中比较重要的有：

void*wpa_driver_wext_init(void*ctx,constchar*ifname)；

/*初始化wpa_driver_wext_data数据结构，并创建PF_NETLINKsocket和PF_INETsocket接口*/

voidwpa_driver_wext_deinit(void*priv)；

/*销毁wpa_driver_wext_data数据结构，PF_NETLINKsocket和PF_INETsocket接口*/

staticvoidwpa_driver_wext_event_receive(intsock,void*eloop_ctx,

void*sock_ctx)；

/*处理kernel主动发送的event事件的callback函数*/

最后，将实现的操作函数映射到一个全局的wpa_driver_ops类型数据结构wpa_driver_wext_ops中。

conststructwpa_driver_opswpa_driver_wext_ops={

.name="wext",

.desc="Linuxwirelessextensions(generic)",

.get_bssid=wpa_driver_wext_get_bssid,

.get_ssid=wpa_driver_wext_get_ssid,

.set_wpa=wpa_driver_wext_set_wpa,

.set_key=wpa_driver_wext_set_key,

.set_countermeasures=wpa_driver_wext_set_countermeasures,

.set_drop_unencrypted=wpa_driver_wext_set_drop_unencrypted,

.scan=wpa_driver_wext_scan,

.get_scan_results2=wpa_driver_wext_get_scan_results,

.deauthenticate=wpa_driver_wext_deauthenticate,

.disassociate=wpa_driver_wext_disassociate,

.set_mode=wpa_driver_wext_set_mode,

.associate=wpa_driver_wext_associate,

.set_auth_alg=wpa_driver_wext_set_auth_alg,

.init=wpa_driver_wext_init,

.deinit=wpa_driver_wext_deinit,

.add_pmkid=wpa_driver_wext_add_pmkid,

.remove_pmkid=wpa_driver_wext_remove_pmkid,

.flush_pmkid=wpa_driver_wext_flush_pmkid,

.get_capa=wpa_driver_wext_get_capa,

.set_operstate=wpa_driver_wext_set_operstate,

};

（3）“l2_packet.h”和“l2_packet_linux.c”主要用于实现PF_PACKETsocket接口，通过该接口，wpa_supplicant可以直接将802.1Xpacket发送到L2层，而不经过TCP/IP协议栈。

其中主要的功能函数为：

structl2_packet_data*l2_packet_init(

constchar*ifname,constu8*own_addr,unsignedshortprotocol,

void(*rx_callback)(void*ctx,constu8*src_addr,

constu8*buf,size_tlen),

void*rx_callback_ctx,intl2_hdr);

/*创建并初始化PF_PACKETsocket接口，其中rx_callback为从L2接收到的packet处理callback函数*/

voidl2_packet_deinit(structl2_packet_data*l2);

/*销毁PF_PACKETsocket接口*/

intl2_packet_send(structl2_packet_data*l2,constu8*dst_addr,u16proto,

constu8*buf,size_tlen);

/*　L2层packet发送函数，wpa_supplicant用此发送L2层802.1Xpacket*/

staticvoidl2_packet_receive(intsock,void*eloop_ctx,void*sock_ctx);

/*L2层packet接收函数，接收来自L2层数据后，将其发送到上层*/

4.Controlinterfacecommands

PING

MIB

STATUS

STATUS-VERBOSE

PMKSA

SET<variable><valus>

LOGON

LOGOFF

REASSOCIATE

RECONNECT

PREAUTH<BSSID>

ATTACH

DETACH

LEVEL<debuglevel>

RECONFIGURE

TERMINATE

BSSID<networkid><BSSID>

LIST_NETWORKS

DISCONNECT

SCAN

SCAN_RESULTS

BSS

SELECT_NETWORK<networkid>

ENABLE_NETWORK<networkid>

DISABLE_NETWORK<networkid>

ADD_NETWORK

REMOVE_NETWORK<networkid>

SET_NETWORK<networkid><variable><value>

GET_NETWORK<networkid><variable>

SAVE_CONFIG