wpa_supplicant详解

目前可以使用wireless-tools 或wpa_supplicant工具来配置无线网络。请记住重要的一点是，对无线网络的配置是全局性的，而非针对具体的接口。

    wpa_supplicant是一个较好的选择，但缺点是它不支持所有的驱动。请浏览wpa_supplicant网站获得它所支持的驱动列表。另外，wpa_supplicant目前只能连接到那些你已经配置好ESSID的无线网络，它可以让您连接到那些使用WPA的AP。wireless-tools支持几乎所有的无线网卡和驱动，但它不能连接到那些只支持WPA的AP。

关于WPA：

WPA是WiFi Protected Access的缩写，中文含义为“WiFi网络安全存取”。WPA是一种基于标准的可互操作的WLAN安全性增强解决方案，可大大增强现有以及未来无线局域网络的数据保护和访问控制水平。
wpa_supplicant是一个开源项目，已经被移植到Linux，Windows以及很多嵌入式系统上。它是WPA的应用层认证客户端，负责完成认证相关的登录、加密等工作。
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。

Android使用一个修改版wpa_supplicant作为daemon来控制WIFI，它是一个安全中间件，代码位于external/wpa_supplicant，为各种无线网卡提供统一的安全机制，wpa_supplicant是通过socket与hardware/libhardware_legacy/wifi/wifi.c通信，如下图1所示：



图 1 ： Android 平台 WiFi 框架

对应上述结构，基于Android 的WiFi控制分为三大组件：
1）客户端程序，包括wpa_cli命令行或java图形界面程序，通过unix本地socket与wpa_supplicant daemon服务通信，发送命令 并 接收结果；
2）wpa_supplicant daemon服务，对应上述中间部分，功能是“上传下达”。所有客户端通过它 控制硬件网卡，通过发送字符串命令 控制 是否扫描AP，提取扫描结果和是否关联 AP等操作，同时将驱动的执行状态发送给用户。该服务是设计支持多种无线网卡芯片，因此各个厂商共同提供了一个通用接口给wpa_supplicant调用；
3）网卡驱动；
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 Wpa_supplicant作用：

1、读取配置文件

2、初始化配置参数，驱动函数

3、让驱动scan当前所有的bssid

4、检查扫描的参数是否和用户设置的想否

5、如果相符，通知驱动进行权限 认证操作

6、连上AP




1.运行 wpa supplicant 程序

在init.rc里执行：wpa_supplicant /system/bin/wpa_supplicant-Dwext -ieth0 -c/data/wifi/wpa_supplicant.conf -f /data/wifi/wpa_log.txt

 对于 启动命令wpa_supplicant 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，可以用下面几个参数描述：
-i : 网络接口名称

-c: 配置文件名称
-C: 控制接口名称
-D: 驱动类型名称
-p: 驱动参数
-b: 桥接口名称

-d: 增加调试信息



/system/bin/wpa_supplicant ：是 wpa_supplicant可执行程序的 path；











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EAP peer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_params params
   /*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UNIX SOCKET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main event loop run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eloop event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。
eloop event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 的 对外 接口 分析


从通信层次上划分，wpa_supplicant提供 向上的 control interface，用于与其他模块（如UI）进行通信，其他模块可以通过control interface 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Unix domain socket机制 实现 进程间的IPC通信。

3.1.2 . ctrl interface: 与其他外部模块交互的控制接口。
例如，在初始化时，android 平台的wifi.c中的 wifi_connect_to_supplicant函数调用wpa_ctrl_open函数创建两个socket，一个是ctrl interface，另一个就是monitor interface, monitor interface这个接口用于监测从wpa_supplicant发出的event事件。这两个socket创建成功后，monitor interface 会发送ATTACH到wpa_supplicant模块 wpa_supplicant模块收到后，会将该客户端的socket信息记录下来，用于以后发送事件时用（由于用的是DGRAM的方式）。

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_INET socket接口，主要用于向kernel 发送ioctl命令，控制并获取相应信息。
2．    PF_NETLINK socket接口，主要用于 接收kernel发送上来的event 事件。
3．    PF_PACKET socket接口，主要用于向driver传递802.1X报文。

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wpa_supplicant无线网络配置

 

目前可以使用wireless-tools 或wpa_supplicant工具来配置无线网络。请记住重要的一点是，对无线网络的配置是全局性的，而非针对具体的接口。
 

  wpa_supplicant是一个较好的选择，但缺点是它不支持所有的驱动。请浏览wpa_supplicant网站获得它所支持的驱动列表。另外，wpa_supplicant目前只能连接到那些你已经配置好ESSID的无线网络。wireless-tools支持几乎所有的无线网卡和驱动，但它不能连接到那些只支持WPA的AP。

   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。

     如何用wpa_supplicant使能一个wifi连接？

Step by step：

1、运行wpa_supplicant程序；

 

执行：/system/bin/wpa_supplicant -d -Dwext -iwlan0 -c/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf

其中：

-d ：增加调试信息

-Dwext ：wext，驱动名称

-iwlan0 ：wlan0，网络接口名称

/system/bin/wpa_supplicant ：wpa_supplicant可执行程序path

/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf ：wpa_supplicant的配置文件path

2、运行命令行工具wpa_cli ；

执行 ：wpa_cli -iwlan0 -p/data/system/wpa_supplicant

注，-p/data/system/wpa_supplicant中的wpa_supplicant并不是可执行程序，而是个控制套接字。

此时会进入交互模式。其中交互模式的命令如下表：

 

 

Full command

Short command

Description

status

stat

displays the current connection status

disconnect

disc

prevents wpa_supplicant from connecting to any access point

quit

q

exits wpa_cli

terminate

term

kills wpa_supplicant

reconfigure

recon

reloads wpa_supplicant with the configuration file supplied (-c parameter)

scan

scan

scans for available access points (only scans it, doesn't display anything)

scan_result

scan_r

displays the results of the last scan

list_networks

list_n

displays a list of configured networks and their status (active or not, enabled or disabled)

select_network

select_n

select a network among those defined to initiate a connection (ie select_network 0)

enable_network

enable_n

makes a configured network available for selection (ie enable_network 0)

disable_network

disable_n

makes a configured network unavailable for selection (ie disable_network 0)

remove_network

remove_n

removes a network and its configuration from the list (ie remove_network 0)

add_network

add_n

adds a new network to the list. Its id will be created automatically

set_network

set_n

shows a very short list of available options to configure a network when supplied with no parameters.

See next section for a list of extremely useful parameters to be used with set_network and get_network.

get_network

get_n

displays the required parameter for the specified network. See next section for a list of parameters

save_config

save_c

saves the configuration


 

设置网络的基本格式：set_network <network id> <key> <parameter> [<parameter>]

显示网络信息的基本格式：get_network <network id> <key>

相应的参数如下表：

 

 

Key

Description

Parameters

ssid

Access point name

string

id_str

String identifying the network

string

priority

Connection priority over other APs

number (0 being the default low priority)

bssid

Mac address of the access point

mac address

scan_ssid

Enable/disbale ssid scan

0, 1, 2

key_mgmt

Type of key management

WPA-PSK, WPA_EAP, None

pairwise

Pairwise ciphers for WPA

CCMP, TKIP

group=TKIP

Group ciphers for WPA

CCMP, TKIP, WEP104, WEP40

psk

Pre-Shared Key (clear or encrypted)

string

wep_key0

WEP key (up to 4: wep_key[0123])

string

eap

Extensible Authentication Protocol

MD5, MSCHAPV2, OTP, GTC, TLS, PEAP, TTLS

identity

EAP identity string

string

password

EAP password

string

ca_cert

Pathname to CA certificate file

/full/path/to/certificate

client_cert

Pathname to client certificate

/full/path/to/certificate (PEM/DER)

private_key

Pathname to a client private key file

/full/path/to/private_key (PEM/DER/PFX)

 

 

eg.1、连接无加密的AP

>add_network  (It will display a network id for you, assume it returns 0)

>set_network 0 ssid "666"

>set_network 0 key_mgmt NONE

>enable_network 0

>quit

eg.2、连接WEP加密AP

>add_network   (assume return 1)

>set_network 1 ssid "666"

>set_network 1 key_mgmt NONE

>set_network 1 wep_key0 "your ap password"

>enable_network 1

eg.3、连接WPA-PSK/WPA2-PSK加密的AP

>add_network   (assume return 2)

>set_network 2 ssid "666"

>set_network 2 psk "your pre-shared key"

>enable_network 2

到此，wifi模块就能连接上AP了。

3、以上是通过命令行工具wpa_cli来实现wifi网络的连接。当然，也可以通过wpa_supplicant的配置文件来实现连接。

再回顾下运行wpa_supplicant时执行的命令：

/system/bin/wpa_supplicant -d -Dwext -iwlan0 -c/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf

我们在执行时加上了-c/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf，我们可以将我们要连接的AP的设置以一定的格式写入wpa_supplicant.conf配置文件中即可。

eg. 

ctrl_interface=DIR=/data/system/wpa_supplicant GROUP=system update_config=1

network={

ssid="my access point"

proto=WPA

key_mgmt=WPA-PSK

psk="you pass words"

}