WIFI P2P连接流程

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#p2p #网络

于 2023-03-10 17:19:44 首次发布

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Wi-FiPeer-to-Peer(P2P)技术允许设备在无AP情况下建立网络连接。该技术包含三个主要组件：P2PDevice、GroupOwner(GO)和P2PClient。P2PDiscovery阶段涉及设备发现、服务发现、组网和邀请过程，使用probe管理帧进行设备扫描。GroupFormation通过GONegotiation确定GO和client角色。ProvisionDiscovery则处理安全配置信息的交换。整个过程由详细的状态机管理，确保设备间通信的有效建立和管理。

定义

Wi-Fi Peer-to-Peer（P2P） Technical Specification
目的：多个设备在没有AP的情况下能够构成网络相互连接并通信。
p2p也是display的基础，用于智能终端多屏共享

架构

多个deivce通过p2p协议协商成为一个GO+多个client
在这里插入图片描述

3个组件

p2p device：即wifi设备
p2p group owner（GO）：类似于AP
p2p client：类似于STA

组织结构

组建p2p group之前，智能终端都是p2p device
多个p2p device经过p2p协议协商之后，其中一个设备作为GO，其他设备作为client
其中不支持p2p功能的设备称为legacy client

技术标准

协议版本：802.11g及以上
安全要求：WPA2，WSC
共享媒体数据：WMM
P2P协议：
P2P Discovery（构建一个群组）;
P2P Group Operation（管理一个群组）;
P2P PowerManagerment;
Managed P2P Device Operation

流程

1.设备Discovery：通过probe发现
2.Group Formation：分为两种，一种是第一次构建群组使用PD帧；
在这里插入图片描述
一种是已经存在的群组重现连接使用invitation帧

P2P Discovery

目的：使多个devices相互发现并组成一个group

4个技术项:
Device Discovery：扫描，搜索周围支持P2P的设备
Service Discovery：搜索指定的服务
Group Formation：组网，用于决定谁是GO谁是client
P2P Invitation：激活一个Persistent Group，邀请一个Client加入一个当前已存在的Group

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Device Discovery（扫描）

两个设备，在discovery阶段，在同一时间，使用同一个信道，一个处于search state发送probe req，一个处于listen state发送probe resp,
在这里插入图片描述

管理帧：使用probe req和probe resp

状态：有search和listen两种状态
search state：在2.4GHz的1,6,11频段上分别发送Probe Request帧
listen state： 随机选择在1,6,11频段中的一个频段，监听Probe Request帧并回复Probe Response帧（Listen Channel一旦选择好后，在整个P2P Discovery阶段就不能更改）

阶段：有scan和find两个阶段
Scan Phase：扫描阶段，在各个频段上发送Probe Request帧（主动扫描）
Find Phase：在Search State和Listen State之间来回切换

流程

P2P Discovery启动，进入Scan阶段，该阶段在各频段发送probe req;
Scan阶段完成后，Listen Channel确定1个，进入Find阶段；
Find阶段listen 和search阶段来回切换；
为避免一直同时处于相同状态，规定Listen State的时间规定100TU的随机整数倍（1-3）；
如图所示当一端在search state发送probe req，一端在listen state接收并回复probe resp，则设备扫描成功。

p2p probe 管理帧

重点信息字段：SSID，WSC IE，P2P IE
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wpas扫描函数

扫描入口函数“wpas_p2p_find”
扫描三种类型：
P2P_FIND_START_WITH_FULL：默认设置。表示先扫描所有频段，然后再扫描socialchannels
P2P_FIND_ONLY_SOCIAL：只扫描social channels
P2P_FIND_PROGRESSIVE：它和P2P_FIND_START_WITH_FULL类似，只不过在SearchState阶段将逐个扫描所有频段

type=0, use default full scan  //使用默认全频段扫描方式
starting search    //启动search
starting short listen state  //启动listen
NL80211_CMD_REMAIN_ON_CHANNEL   //wifi驱动固定在一个频段一段时间，listen
NL80211_CMD_FRAME //接收到req
NL80211_CMD_FRAME_TX_STATUS. //本机发送resp上报
**P2P-DEVICE-FOUND   //发现p2p设备，SSID为“DIRECT-”**
NL80211_CMD_CANCEL_REMAIN_ON_CHANNEL  //取消频段固定

Group Formation（组网）

设备发现之后，开始构造一个P2P Group

Provision Discovery（PD）流程

目的：利用WSC交换安全配置信息

PD帧(Action)

在这里插入图片描述

PD Request接收者支持发送者设置的WSC配置方法，则它在PD Response帧中将设置相同的Config Method属性值，否则设置Config Method值为0
重点信息字段：WSC IE的Config Method属性
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GC2 首次连接 GO，或 Persistent Group 信息已失效需要PD流程
执行 GO Negotiation（若角色需重新协商）或直接关联（若角色已明确）。
完成 4-way handshake（若需密钥交换）。

invitation 流程

GO可以将Persistent Reconnect设置为1，表示GO具有persistent Group Formation的能力。P2P GC可以重新连接，而无需用户干预Persistent P2P Group。
若邀请成功，双方直接跳过 GO Negotiation 和 4-way handshake，使用之前保存的密钥加密通信
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