wpa_supplicant软件架构分析

发布时间:2016-12-9 17:52:23 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
本篇文章主要介绍了"wpa_supplicant软件架构分析",主要涉及到wpa_supplicant软件架构分析方面的内容,对于wpa_supplicant软件架构分析感兴趣的同学可以参考一下。

1. 启动命令 wpa supplicant 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提供的接口 从通信层次上划分,wpa_supplicant提供向上的控制接口 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。 3.1.1 Dbus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,                                         struct wpa_global *global);   DBusMessage * wpas_dbus_global_remove_interface(DBusMessage *message,                                           struct wpa_global *global);   DBusMessage * wpas_dbus_global_get_interface(DBusMessage *message,                                         struct wpa_global *global);   DBusMessage * wpas_dbus_global_set_debugparams(DBusMessage *message,                                           struct wpa_global *global);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_scan(DBusMessage *message,                                struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_scan_results(DBusMessage *message,                                       struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_bssid_properties(DBusMessage *message,                                     struct wpa_supplicant *wpa_s,                                     struct wpa_scan_res *res);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_capabilities(DBusMessage *message,                                       struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_add_network(DBusMessage *message,                                      struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_remove_network(DBusMessage *message,                                         struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_set_network(DBusMessage *message,                                      struct wpa_supplicant *wpa_s,                                      struct wpa_ssid *ssid);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_enable_network(DBusMessage *message,                                         struct wpa_supplicant *wpa_s,                                         struct wpa_ssid *ssid);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_disable_network(DBusMessage *message,                                          struct wpa_supplicant *wpa_s,                                          struct wpa_ssid *ssid);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_select_network(DBusMessage *message,                                              struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_disconnect(DBusMessage *message,                                     struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_set_ap_scan(DBusMessage *message,                                           struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_set_smartcard_modules(        DBusMessage *message, struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_get_state(DBusMessage *message,                                    struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_get_scanning(DBusMessage *message,                                       struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_set_blobs(DBusMessage *message,                                     struct wpa_supplicant *wpa_s);   DBusMessage * wpas_dbus_iface_remove_blobs(DBusMessage *message,                                       struct wpa_supplicant *wpa_s);   3.1.2 Unix domain socket 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control interface的封装,对外提供统一的接口。其主要的工作是通过Unix domain socket建立一个control interface 的client结点,与作为server的wpa_supplicant结点通信。   主要功能函数: struct wpa_ctrl * wpa_ctrl_open(const char *ctrl_path); /* 建立并初始化一个Unix domain socket的client结点,并与作为server的wpa_supplicant结点绑定 */ void wpa_ctrl_close(struct wpa_ctrl *ctrl); /* 撤销并销毁已建立的Unix domain socket的client结点 */   int wpa_ctrl_request(struct wpa_ctrl *ctrl, const char *cmd, size_t cmd_len,                    char *reply, size_t *reply_len,                    void (*msg_cb)(char *msg, size_t len));   /* 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control interface接口,一个为ctrl interface,用于发送命令,获取信息,另一个为monitor interface,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。   int wpa_ctrl_attach(struct wpa_ctrl *ctrl); /* 注册 某个 control interface 作为 monitor interface */   int wpa_ctrl_detach(struct wpa_ctrl *ctrl); /* 撤销某个 monitor interface 为 普通的 control interface  */   int wpa_ctrl_pending(struct wpa_ctrl *ctrl); /* 判断是否有挂起的event 事件 */   int wpa_ctrl_recv(struct wpa_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Unix domain socket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: static void wpa_supplicant_ctrl_iface_receive(int sock, 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。  */   static void wpa_supplicant_ctrl_iface_send(struct ctrl_iface_priv *priv,                                       int level, const char *buf,                                       size_t len) /* 向注册的monitor interfaces 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_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。   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_NETLINK socket接口;“l2_packet.h”和“l2_packet_linux.c”实现PF_PACKET socket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_NETLINK socket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: struct wpa_driver_wext_data {        void *ctx;        int event_sock;        int ioctl_sock;        int mlme_sock;        char ifname[IFNAMSIZ + 1];        int ifindex;        int ifindex2;        int if_removed;        u8 *assoc_req_ies;        size_t assoc_req_ies_len;        u8 *assoc_resp_ies;        size_t assoc_resp_ies_len;        struct wpa_driver_capa capa;        int has_capability;        int we_version_compiled;          /* for set_auth_alg fallback */        int use_crypt;        int auth_alg_fallback;          int operstate;          char mlmedev[IFNAMSIZ + 1];          int scan_complete_events; }; 其中event_sock 为PF_NETLINK socket接口,ioctl_sock为PF_INET socket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, const char *ifname); /* 初始化wpa_driver_wext_data 数据结构,并创建PF_NETLINK socket和 PF_INET socket 接口 */   void wpa_driver_wext_deinit(void *priv); /* 销毁wpa_driver_wext_data 数据结构,PF_NETLINK socket和 PF_INETsocket 接口 */   static void wpa_driver_wext_event_receive(int sock, 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。   const struct wpa_driver_ops wpa_driver_wext_ops = {        .name = "wext",        .desc = "Linux wireless extensions (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_PACKET socket接口,通过该接口,wpa_supplicant可以直接将802.1X packet发送到L2层,而不经过TCP/IP协议栈。   其中主要的功能函数为: struct l2_packet_data * l2_packet_init(        const char *ifname, const u8 *own_addr, unsigned short protocol,        void (*rx_callback)(void *ctx, const u8 *src_addr,                          const u8 *buf, size_t len),        void *rx_callback_ctx, int l2_hdr); /* 创建并初始化PF_PACKET socket接口,其中rx_callback 为从L2接收到的packet 处理callback函数 */   void l2_packet_deinit(struct l2_packet_data *l2); /* 销毁 PF_PACKET socket接口 */   int l2_packet_send(struct l2_packet_data *l2, const u8 *dst_addr, u16 proto,                  const u8 *buf, size_t len); /* L2层packet发送函数,wpa_supplicant用此发送L2层 802.1X packet  */   static void l2_packet_receive(int sock, 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. Control interface commands        PING        MIB        STATUS        STATUS-VERBOSE        PMKSA        SET <variable> <valus>        LOGON        LOGOFF        REASSOCIATE        RECONNECT        PREAUTH <BSSID>        ATTACH        DETACH        LEVEL <debug level>        RECONFIGURE        TERMINATE        BSSID <network id> <BSSID>        LIST_NETWORKS        DISCONNECT        SCAN        SCAN_RESULTS        BSS        SELECT_NETWORK <network id>        ENABLE_NETWORK <network id>        DISABLE_NETWORK <network id>        ADD_NETWORK        REMOVE_NETWORK <network id>        SET_NETWORK <network id> <variable> <value>        GET_NETWORK <network id> <variable>        SAVE_CONFIG

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