WIFI基础
OSI七层模型
请不要把暗号告诉任何人（Please Do Not Tell the Secret Password to Anyone）。
- Application Layer（应用层）。应用层能与应用程序界面沟通以达到向用户展示的目的。常见的协议有HTTP、HTTPS、FTP、SMTP等。其数据单位为APDU（Application Protocol Data Unit）。
- Presentation Layer（表示层）。表示层能为不同客户端提供数据和信息的语法转换，使系统能解读成正确的数据，同时它还能提供压缩解压、加密解密等服务。例如不同格式图像（如GIF、JPEG、TIFF等）的显示就是由位于表示层的协议来支持的。其数据单位为PPDU（Presentation Protocol Data Unit）。
- Session Layer（会话层）。会话层用于为通信双方制定通信方式，创建和注销会话（双方通信）等。其数据单位为-SPDU（Session Protocol Data Unit）。常见的协议有ZIP、AppleTalk、SCP等。
- Transport Layer（传输层）。传输层用于控制数据流量，同时能进行调试及错误处理，以确保通信顺利。发送端的传输层会为数据分组加上序号，以方便接收端把分组重组为有用的数据或文件。传输层的常见协议有TCP、UDP等。于 TCP 而言，数据单元是
数据包。对于 UDP 而言，包被称为数据报（datagram） - Network Layer（网络层）。网络层为数据传送的目的地寻址，然后再选择一个传送数据的最佳路线。网络层数据的单位为Packet或Datagram。常见的设备有路由器等。常见协议有IP、IPv6。第三层的数据单元是
数据包（data packet）/负载（payload）。通常，每个数据包都包含一个帧 加上 一个 IP 地址信息的包装。换句话说，帧被第三层的地址信息封装了。 - Data Link Layer（数据链路层）。在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路。通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。数据链路层数据的单位为
Frame（帧）。常见的设备有二层交换机、网桥等。 - Physical Layer（物理层）。物理层定义了通信设备机械、电气、功能和过程等方面的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。物理层数据的单位为
bit。
STA模式
STA客户端模式用到了wpa_supplicant和轻量级的udhcpd客户端
wpa_supplicant介绍
wpa_supplicant: Developers’ documentation for wpa_supplicant
WPA代表Wi-Fi Protected Access（Wi-Fi受保护访问），是一种用于无线网络的安全协议。它的目的是提供比WEP（Wired Equivalent Privacy，有线等效隐私）更强大的安全性，以保护无线网络免受未经授权的访问和数据截取。
wpa_supplicant是一个用于实现 WPA（Wi-Fi Protected Access）和 WPA2（Wi-Fi Protected Access 2）协议的开源软件客户端。它的主要功能是处理 Wi-Fi 网络的扫描、关联、认证和加密等任务，使得计算机或设备能够安全地连接到受保护的 Wi-Fi 网络。
wpa_supplicant是一个 独立运行的 守护进程，其核心是一个消息循环，在消息循环中处理WPA状态机、控制命令、驱动事件、配置信息等。经过编译后 的 wpa_supplicant源程序可以看到两个主要的可执行工具：wpa_supplicant 和 wpa_cli。wpa_supplicant是核心程序，它和wpa_cli的关系就是服务和客户端的关系：后台运行wpa_supplicant，使用 wpa_cli来搜索、设置、和连接网络。
WPA命令行参数
使用WPAS和WPSC的命令之前，可以通过ifconfig命令查看wlan驱动是否成功加载，wlan成功加载是必要的前提
启动WPAS
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7/usr/sbin/wpa_supplicant -Dnl80211 -iwlan0 -c/usr/resource/wpa_supplicant.conf -B -d
# -D : driver 可选指定的驱动程序，nl80211是当前的标准，但并非所有无线芯片的模块都支持它；
# -i ：interface 网络接口名称 wlan0
# -c : configure files 读取配置文件/etc/wpa_supplicant.conf
# -B : background 后台执行
# -d : debug 调试信息-
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5# -p: path, Change the path where control sockets should be found,更改应找到控制套接字的路径。
# -i: ifname, Specify the interface that is being configured. By default, choose the first interface found with a control socket in the socket path
# 指定正在配置的接口。 默认情况下，选择在套接字路径中找到的第一个带有控制套接字的接口
# -B： Run as a daemon in the background，在后台作为守护进程运行。
# command ：运行命令，包括：status、scan、scan_result等等命令 搜索附近网络（显示OK/NO）
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4# 使用默认参数
$ wpa_cli scan
# 指定参数
$ wpa_cli scan -i wlan0 -p /var/run/wpa_supplicant搜索附近网络,并列出结果
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$ wpa_cli scan_results
查看当前设备已连接的网络配置列表
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$ wpa_cli list_networks
连接网络（wpa_supplicant.conf配置文件没有配置，即首次连接）
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8# 获取一个存储wifi结构的ID (基于wpa_supplicant.conf配置递增)，ID值将以返回值或者打印的形式显示
$ wpa_cli -i wlan0 add_network
# 设置ID=2的热点的SSID
$ wpa_cli -i wlan0 set_network 2 ssid '"Jz_Staff"'
# 设置ID=2的热点的PSK
$ wpa_cli -i wlan0 set_network 2 psk '"mAkEZnZWPk"'
# 启动ID=2的网络
$ wpa_cli -i wlan0 enable_network 2设置网络信息（选填项）
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5# 基于以上连接信息，设置ID=2的热点的加密方式
$ wpa_cli -i wlan0 set_network 2 key_mgmt WPA2-PSK
$ wpa_cli -i wlan0 set_network 0 key_mgmt SAE
#设置ID=2的网络优先级,默认为2
wpa_cli -i wlan0 set_network 2 priority 2获取当前网络状态
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$ wpa_cli status
保存刚刚填写的wifi账号密码
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$ wpa_cli -i wlan0 save_config
将ID=2的网络断开
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$ wpa_cli -i wlan0 disable_network 2
将ID=2的网络移除，移除的前提一定是该网络需要断开（DISABLE）
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$ wpa_cli -i wlan0 remove_network 2
切换使用ID=2的网络
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$ wpa_cli -i wlan0 select_network 2
断开/重启网络连接
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2$ wpa_cli -i wlan0 disconnect
$ wpa_cli -i wlan0 reconnect
WPA配置文件
文件名称：wpa_supplicant.conf
该配置文件用于指定 Wi-Fi 网络的连接参数、安全设置和其他相关配置。同时包含了连接到一个或多个 Wi-Fi 网络所需的信息，wpa_supplicant 在启动时会读取这个文件，并根据其中的配置信息进行相应的连接。
1 | # 指定本地socket路径，用于wpa_cli与wpas的通信 |
AP模式
AP热点模式使用到了hostapd和轻量级的udhcpd服务端
Hostapd介绍
en:users:documentation:hostapd [Linux Wireless]
hostapd: IEEE 802.11 AP, IEEE 802.1X/WPA/WPA2/EAP/RADIUS Authenticator
- hostapd 是一种用于无线局域网（WLAN）访问点的软件，可通过 Linux 系统将一台计算机转化为 WLAN 的访问点。
- 特点
- WLAN访问点（WLAN Access Point）：hostapd 允许将一台计算机配置为无线局域网访问点，以便允许其他无线设备（如手机、笔记本电脑）连接到计算机并访问网络资源。
- 支持多种认证协议： hostapd 支持多种认证协议，包括WPA（Wi-Fi Protected Access）和WPA2，以提供更高级别的无线网络安全性。
- 支持多种加密算法： 它支持多种加密算法，如WEP（Wired Equivalent Privacy）、TKIP（Temporal Key Integrity Protocol）和CCMP（Counter Cipher Mode with Block Chaining Message Authentication Code Protocol），提供灵活的加密选项。
- 支持802.1X认证： hostapd 支持使用IEEE 802.1X认证协议，这是一种提供对网络用户进行身份验证的标准化方法。
- 灵活的配置选项： 用户可以通过配置文件对 hostapd 进行灵活的设置，以满足特定网络环境和需求。
- 实时监控和日志记录： hostapd 提供实时监控功能，可以记录无线客户端的连接和断开情况，同时生成详细的系统日志以便故障排查和性能监测
配置文件
配置说明
1 | # 告诉hostapd 使用什么无线接口 |
命令行使用
启动hostapd server
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11$ hostapd /etc/hostapd.conf -B -d
-h 显示帮助信息
-d 显示更多的debug信息 (-dd 获取更多)
-B 将hostapd程序运行在后台
-g 全局控制接口路径，这个工hostapd_cli使用，一般为/var/run/hostapd
-G 控制接口组
-P PID 文件
-K 调试信息中包含关键数据
-t 调试信息中包含时间戳
-v 显示hostapd的版本修改无线热点的名称
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3$ hostapd_cli set ssid myNetWorkAP
# 对端没有连接成功，reload不生效，新的SSID不显示; 对端连接成功，reload断开连接，但无法连接。修改无线热点密码（reload生效）
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$ hostapd_cli set wpa_passphrase 87654321
设置无线热点信道（reload不生效）
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$ hostapd_cli set channel 11
隐藏无线热点（reload不生效）
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$ hostapd_cli set ignore_broadcast_ssid 1
显示接口状态信息，包括接入点命令，当前连接客户端数量
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$ hostapd_cli status
显示当前配置信息
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$ hostapd_cli get_config
**注意事项**
使用 set 命令进行修改时，修改的内容是对应的内存里变量的内容，并不是修改 hostapd 配置文件的内容，因此在使用 set 命令完成所有的配置修改后，需要使用 reload 命令将这些配置重新加载。
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$ hostapd_cli reload
有些配置内容即使按照 set 、reload 配置后，也是无法更新的。此时需要再 set 命令配置完成后，先使用 disable 命令，再使用 enable ，从而实现配置更新。
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4# 禁用hostapd
$ hostapd_cli disable
#启用hostapd
$ hostapd_cli enable
启动AP流程
启动hostapd server
为wlan0分配IP地址，默认为网关地址（可省略，直接使用udhcpd加 -I 参数）
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ifconfig wlan0 192.168.1.1
启动udhcpd服务
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udhcpd /etc/udhcpd.conf &
其它命令
udhcp
官网
u 可能是 “micro” 的缩写，表示 “微型”。udhcp 是一个小型 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）客户端和服务器的工具集。这个工具集包括 udhcpc 客户端和 udhcpd 服务器(d 通常表示 “daemon”，指的是守护进程)。udhcpc是用来获取IP地址的，而udhcpd则是用来为设备分配IP地址的。如果使用的是静态IP则不需DHCP服务的。
udhcpd
配置文件：udhcpd.conf
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14# IP租用块的开始和结束
start 192.168.0.150 #default: 192.168.0.20
end 192.168.0.240 #default: 192.168.0.254
# udhcpd使用的接口
interface wlan0 #default: eth0
# 最大租约数（包括 OFFER、DECLINE 和 ARP 冲突保留的地址）
max_leases 21 #default: 254
# 其它DHCP选项
opt dns 116.116.116.116
option subnet 255.255.255.0
opt router 192.168.0.1功能：
- IP地址分配： 提供动态分配 IP 地址的功能。当设备首次连接到网络时，udhcpd 可以为其分配一个可用的IP地址。
- 子网掩码分配： 配置子网掩码，定义设备在网络上的地址范围。
- 默认网关分配： 分配默认网关的IP地址，允许设备访问其他网络。
- DNS服务器分配： 提供DNS服务器的IP地址，用于域名解析。
- 租约管理： 管理IP地址的租约，包括租约的分配、更新和释放。
启动udhcpd进程
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7# 执行下面命令自动在对应的目录下生成一个内容为该进程pid的文件，默认/var/run/udhcpd.pid
udhcpd /etc/udhcpd.conf -I [addr]
# -f 在前台运行
# -S 也记录到系统日志
# -I 本地地址，如果已经使用ifconfig工具配置了addrsess，就不需要这个悬念
# -a ARP ping 的 MSEC 超时 (默认 2000)
udhcpc
udhcpc 是一个用于从 DHCP 服务器获取 IP 地址的小型 DHCP 客户端程序。通常，udhcpc 用于嵌入式系统或资源受限的环境，因为它相对轻量且占用资源少。
1 | # 获取DHCP地址 |
- -b: 后台执行udhcpc命令
- -s: 指定脚本文件，在DHCP成功获取地址后执行该脚本文件
- -H: 指定客户端主机名，会在DHCP消息中发送
- -p: 指定pid文件，记录udhcpc进程的id
- -t: 指定超时时间，单位为秒
netd
Netd是Android系统中专门负责网络管理和控制的后台daemon程序。Netd位于Framework层和Kernel层之间，它是Android系统中网络相关消息和命令转发及处理的中枢模块。
- 异步非阻塞：netd采用异步非阻塞的编程模型，这意味着它可以同时处理多个并发的网络连接，而无需为每个连接创建一个线程。这种模型可以极大地减少线程切换和资源消耗，提高应用程序的性能和可扩展性。
- Reactor模式：netd使用Reactor模式来处理并发网络操作。它通过一个主事件循环来监听所有的网络事件，一旦有事件发生，就会通知相应的处理程序进行处理。这种事件驱动的模式可以更有效地管理并发连接和事件处理。
- 内存池：netd使用内存池来管理网络连接的内存分配和释放。通过预先分配一块连续的内存空间，可以避免频繁的内存申请和释放，提高内存的利用率和性能。
- 可扩展性：netd具有良好的可扩展性，可以根据应用程序的需求进行灵活的配置。它支持多线程的并发处理，可以通过增加线程数来提高处理能力。同时，它还支持基于事件的任务调度，可以将复杂的任务拆分为多个小任务，并根据情况动态地调整和分配资源。
ifconfig
ifconfig（接口配置）是一个网络管理工具，它用于配置和查看 Linux 操作系统中网络接口的状态，使用ifconfig，您可以分配 IP 地址、启用或禁用接口、管理 ARP 缓存、路由等。自从 Linux 内核版本 2.2 开始，推荐使用 ip 命令来替代 **ifconfig**，因为ip 命令提供了更强大和灵活的网络管理功能。
使用该ifconfig命令设置的配置不是持久的。系统重新启动后，所有更改都将丢失。要使更改永久生效，您需要编辑特定于发行版的配置文件或将命令添加到启动脚本。
显示网络接口信息
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2# 输出包括有关所有活动和非活动网络接口的信息
$ ifconfig -a启用/禁用网络接口
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4# 启用接口，interface: eth0、wlan0等
$ ifconfig <interface> up
# 禁用接口
$ ifconfig <interface> down设置IP地址和掩码
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2# 例：ifconfig eth0 192.168.0.101 netmask 255.255.0.0
$ ifconfig <interface> [ip-address] netmask [subnet-mask]更改网络接口的MTU
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2# MTU “最大传输单元”允许您限制在接口上传输的数据包的大小。
$ ifconfig <interface> mtu [mtu-value]
ip
ip 命令是一个强大的网络工具，用于配置网络接口、路由表、策略路由等。
查看网络接口信息
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2$ ip address show
$ ip a启用/禁用网络接口
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2$ ip link set <interface> up # 启用接口
$ ip link set <interface> down # 禁用接口配置/删除IP地址
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2$ ip address add <ip_address/mask> dev <interface> # 添加 IP 地址
$ ip address delete <ip_address/mask> dev <interface> # 删除 IP 地址使用详情：click
iw
iw 是一个全新的基于 nl80211 的用于配置无线设备的命令行界面（CLI）实用程序。它支持最近添加到内核中的所有新驱动程序。与已废弃的 iwconfig 工具相比，采用无线扩展接口的 iw 更为先进和强大。因此，我们强烈建议您切换到 iw 和 nl80211，以便更好地配置和管理您的无线设备。
1 | # iw help # 帮助 |
Q&A
使用wpa_cli执行scan命令出现
Failed to connect to non-global ctrl_ifname: wlan0 error: No such file or directory错误?
可能是-p的参数指定socket的路径的时候出现错误，此时需要查看在wpa_supplicant.conf文件中ctrl_interface指定的socket路径是哪里直接使用udhcpd可能出现一些错误，错误log以及解决方案如下
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11# error, max_leases value (254) not sane, setting to 234 instead
max_leases 字段的值设置不正确，改成234或者更小即可
# error, Unable to open /var/lib/misc/udhcpd.leases for reading
系统中没有这个路径和文件。使用以下命令：***mkdir -p /var/lib/misc/; touch /var/lib/misc/udhcpd.leases***
# error, SIOCGIFADDR failed, is the interface up and configured?: No such device
interface接口没有启动或者名称错误。可以使用ifconfig查看是否存在，不存在启动（ifconfig wlan0 up），并检查名字拼写
# udhcpd: is interface wlan0 up and configured?: Cannot assign requested address
没有指定的地址，使用 ***udhcpd -I [addr]*** 或者 ***ifconfig wlan0 addr*** 命令指定
参考资料
第4章 深入理解wpa_supplicant · 深入理解Android：Wi-Fi、NFC和GPS卷（完整版） · 看云