Android wpa_supplicant源码分析--bss扫描结果

最新推荐文章于 2024-10-31 16:25:42 发布

cuijiyue

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分类专栏： Android WiFi 文章标签： android wifi supplicant bss

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本文深入探讨Wi-Fi扫描的工作原理和技术实现细节，包括被动和主动两种扫描方式、扫描结果的存储与处理流程、bss列表的维护及扫描结果的获取方法等。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1 扫描方式

手机扫描结果的获取有两种方式：被动和主动
1，AP隔固定时间会发送Beacon帧，Beacon帧中有AP的SSID BSSID等基本信息，手机接收到Beacon帧就认为搜索到该AP创建的网络
2，手机主动发出probe request帧，AP接收到probe request帧后会发送probe response帧，手机接收到response帧后，就认为扫描到该网络。
在手机wlan界面中，点击刷新既采用的第二种方式（当然扫描结果中也会包含部分方式1中扫描到的网络）

2 扫描结果在wap_s中的存储

为了提高处理效率，驱动在接收到相关扫描结果时，是不会对帧中的信息进行解析的，80211管理帧的构成请查阅相关资料。帧传递到wpa_s时会经过强制类型转换成struct wpa_scan_res，帧头会转换成结构体总的元素，帧的载荷会作为ie(information element信息元素)存储在紧跟结构体后面的内存中，wpa_s中有专门方法获取ie域中的相关信息。

存储驱动上报的扫描结果的结构体

struct wpa_scan_res {
    unsigned int flags;         //BSS/IBSS标记
    u8 bssid[ETH_ALEN];
    int freq;
    u16 beacon_int;             //beacon间隔
    u16 caps;                   
    int qual;
    int noise;
    int level;
    u64 tsf;                    //时间戳
                                //时间，单位ms，用于计算update time，
    unsigned int age;           //struct wpa_scan_results中存储的featch time减去age就是update time
    size_t ie_len;
    size_t beacon_ie_len;       
//紧跟的IE（information element）数据长度，例如ssid，p2p一类的
    //数据组成为type（4 u8），element长度（u8），element内容
    //在每个res结构体指针后（res+1）通过比对每个element的type类型获取
};

一个扫描结果被认为是一个bss网络，经初步解析后会转变为wpa_bss的结构体，该结构体的信息包含了一些ie中的信息，因此包含的信息更加的的详细。wpa_bss会存储在struct wpa_supplicant结构体的链表bss和bss_id中。

存储一个bss的结构体

struct wpa_bss {
    struct dl_list list;               //bssid的链表
    struct dl_list list_id;            //内部id的链表
    unsigned int id;                   //id
    unsigned int scan_miss_count;      //扫描结果中不包含该bss的次数
    unsigned int last_update_idx;      //上次扫描更新（不懂）
    unsigned int flags;                //标记BSS/IBSS (WPA_BSS_*)
    u8 bssid[ETH_ALEN];                //bssid，mac地址
    u8 hessid[ETH_ALEN];               //16进制ssid？
    u8 ssid[32];                       
    size_t ssid_len;                   //网络名，最长32个字符
    int freq;                          //网络信道
    u16 beacon_int;                    //beacon间隔，AP设置，一般为100ms
    /** Capability information field in host byte order */
    u16 caps;                          //Capability,AP设置
    int qual;                          //信号质量，怎么确定？
    int noise;                         //背景噪声
    int level;                         //信号强度 db
    u64 tsf;                           //Timestamp of last Beacon/Probe Response frame */
    struct os_reltime last_update;     //上次由Beacon or Probe Response RX更新的时间
    struct wpa_bss_anqp *anqp;         //ANQP与安全相关
    size_t ie_len;                     //Probe Response中IE域的长度
    size_t beacon_ie_len;              //Beacon IE field
};

3 bss列表初始化

每隔10秒都会刷新一下struct wpa_supplicant中的bss列表

int wpa_bss_init(struct wpa_supplicant *wpa_s)
{
    //更新对应连的链表wpa_s->bss   wpa_s->bss_id
    //使用eloop_register_timeout注册超时函数，时间为10秒
    wpa_bss_timeout{
        //通过对比当前的时间与wpa_s bss链表中每个bss存储的时间
        //删除掉超过bss_expiration_age（默认值180）秒未更新（未扫描到）的bss
        wpa_bss_flush_by_age(wpa_s, wpa_s->conf->bss_expiration_age);
        //使用eloop_register_timeout注册超时函数wpa_bss_timeout，时间为10秒
        //这样每隔10秒都会调用wpa_bss_flush_by_age更新时间
    }
}

4 wpa_s->bss链表更新

接收到扫描结果时：更新bss按如下顺序调用

wpa_bss_update_start(wpa_s);
//每次只能更新一次扫描结果
wpa_bss_update_scan_res(wpa_s, scan_res->res[i], &scan_res->fetch_time);
wpa_bss_update_end(wpa_s, info, new_scan);

在end函数中会对wpas中的bss链表做一次更新，
如果当前bss正在使用 || 包含在扫描结果中，则不作处理
如果当前bss的更新次数（last_update_idx）< 整个bss链表的更新次数（last_update_idx），说明是首次没有扫描到，那么计数器+1
如果没有扫描的次数超过了 wpa_s->conf->bss_expiration_scan_count，该值一般为2，那么会从链表中删除该bss

void wpa_bss_update_scan_res(struct wpa_supplicant *wpa_s, struct wpa_scan_res *res, struct os_reltime *fetch_time)
{
    //获取ie中存储的ssid，如果ssid长度大于32，直接return
    u8* ssid = wpa_scan_get_ie(res, WLAN_EID_SSID);
    //获取p2p信息，如果ssid前缀为“DIRECT-”， 是P2P listen discovery results，直接return。
    p2p = wpa_scan_get_vendor_ie(res, P2P_IE_VENDOR_TYPE);

    //查询wpa_s中的bss列表是否有该bss，需要bssid和ssid全部一致
    bss = wpa_bss_get(wpa_s, res->bssid, ssid + 2, ssid[1]);
    //无，直接添加
    bss = wpa_bss_add(wpa_s, ssid + 2, ssid[1], res, fetch_time);
    //添加过程
    {
        //分配内存
        bss = os_zalloc(sizeof(*bss) + res->ie_len + res->beacon_ie_len);
        //将ssid信息复制到bss中
        os_memcpy(bss->ssid, ssid, ssid_len);
        //将res后面的ie空间和beacon ie拷贝到bss后的内存
        os_memcpy(bss + 1, res + 1, res->ie_len + res->beacon_ie_len);
        //从ie中获取hessid
        wpa_bss_set_hessid(bss);
        //将bss添加到wpa_s对应链表中中
        dl_list_add_tail(&wpa_s->bss, &bss->list);
        dl_list_add_tail(&wpa_s->bss_id, &bss->list_id);
        //向上发送bss添加的event
        wpas_notify_bss_added(wpa_s, bss->bssid, bss->id);
    }
    //有，更新信息，主要更新信号值和后面的ie域
    bss = wpa_bss_update(wpa_s, bss, res, fetch_time);

    //将bss添加到wpa_s->last_scan_res中
}

5 获取扫描结果bss

wpa_s定义了多种方式获取bss链表中的元素，通过bssid匹配，ssid匹配，获取id等等（id的含义等再详细看看代码，目前还不清楚）

struct wpa_bss * wpa_bss_get_bssid(struct wpa_supplicant *wpa_s, const u8 *bssid)
通过bssid获取bssid结构体

struct wpa_bss * wpa_bss_get_bssid_latest(struct wpa_supplicant *wpa_s, const u8 *bssid)
获取最后一次更新bss。
    获取钱会与wpa_s->bssid_filter比对，如果该bss包含在filter中，则返回NULL，该filter通过上层的SET命令设置。

struct wpa_bss * wpa_bss_get_p2p_dev_addr(struct wpa_supplicant *wpa_s, const u8 *dev_addr)
通过P2P Device Addr 获取bss，P2P Device Addr存储处在bss指针后的ie域中。

struct wpa_bss * wpa_bss_get_id(struct wpa_supplicant *wpa_s, unsigned int id)
通过identifier获取bss

struct wpa_bss * wpa_bss_get_id_range(struct wpa_supplicant *wpa_s, unsigned int idf, unsigned int idl)
给定id的最小值idf和最大值idl，获取这个范围的bss

当FMKS获取扫描结果时，就是获取的bss（wpa_s->bss）链表的元素。通常使用的命令有
‘SCAN_RESULTS’获取所有的扫描结果和“BSS RANGE=5- MASK=0x29d87”获取一部分id(>5)范围的扫描结果。

6 获取帧信息ie域

const u8 * wpa_bss_get_ie(const struct wpa_bss *bss, u8 ie)
通过ie的类型获取对应的ie

struct wpabuf * wpa_bss_get_vendor_ie_multi(const struct wpa_bss *bss, u32 vendor_type)
通过type获取ie

const u8 * wpa_bss_get_vendor_ie(const struct wpa_bss *bss, u32 vendor_type)
每一个vendor ie都有对应的type，通过每个type获取对应的ie

const u8 * wpa_bss_get_vendor_ie_beacon(const struct wpa_bss *bss, u32 vendor_type)
根据type从beacon ie域中获取信息

struct wpabuf * wpa_bss_get_vendor_ie_multi_beacon(const struct wpa_bss *bss, u32 vendor_type)
获取beacon中的ie

7 其他方法

刷新：wpa_bss_flush(struct wpa_supplicant *wpa_s)
        除了wpa_s正在使用（连接，关联）的bss，删除掉wpa_s->bss所有的bss元素

清除bss数据：wpa_bss_deinit(struct wpa_supplicant *wpa_s)
            去掉超时函数wpa_bss_timeout
            清除不在使用的bss  wpa_bss_flush。
            获取速率
int wpa_bss_get_max_rate(const struct wpa_bss *bss)
获取maximum legacy TX rate，存储在ie域中

int wpa_bss_get_bit_rates(const struct wpa_bss *bss, u8 **rates)
获取支持速率的长度