wpa-supplicant软件架构分析

1.启动命令wpasupplicant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.txtwpa_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EAPpeer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_paramsparams/*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UNIXSOCKET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maineventlooprun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eloopevent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。eloopevent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controlinterface，用于与其他模块（如UI）进行通信，其他模块可以通过controlinterface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Unixdomainsocket机制实现进程间的IPC通信。3.1.1Dbus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,structwpa_global*global);DBusMessage*wpas_dbus_global_remove_interface(DBusMessage*message,structwpa_global*global);DBusMessage*wpas_dbus_global_get_interface(DBusMessage*message,structwpa_global*global);DBusMessage*wpas_dbus_global_set_debugparams(DBusMessage*message,structwpa_global*global);DBusMessage*wpas_dbus_iface_scan(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_scan_results(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_bssid_properties(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s,structwpa_scan_res*res);DBusMessage*wpas_dbus_iface_capabilities(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_add_network(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_remove_network(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_set_network(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s,structwpa_ssid*ssid);DBusMessage*wpas_dbus_iface_enable_network(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s,structwpa_ssid*ssid);DBusMessage*wpas_dbus_iface_disable_network(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s,structwpa_ssid*ssid);DBusMessage*wpas_dbus_iface_select_network(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_disconnect(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_set_ap_scan(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_set_smartcard_modules(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_get_state(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_get_scanning(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_set_blobs(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);DBusMessage*wpas_dbus_iface_remove_blobs(DBusMessage*message,structwpa_supplicant*wpa_s);3.1.2Unixdomainsocket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controlinterface的封装，对外提供统一的接口。其主要的工作是通过Unixdomainsocket建立一个controlinterface的client结点，与作为server的wpa_supplicant结点通信。主要功能函数：structwpa_ctrl*wpa_ctrl_open(constchar*ctrl_path);/*建立并初始化一个Unixdomainsocket的client结点，并与作为server的wpa_supplicant结点绑定*/

voidwpa_ctrl_close(structwpa_ctrl*ctrl);/*撤销并销毁已建立的Unixdomainsocket的client结点*/intwpa_ctrl_request(structwpa_ctrl*ctrl,constchar*cmd,size_tcmd_len,char*reply,size_t*reply_len,void(*msg_cb)(char*msg,size_tlen));/*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controlinterface接口，一个为ctrlinterface，用于发送命令，获取信息，另一个为monitorinterface，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。intwpa_ctrl_attach(structwpa_ctrl*ctrl);/*注册某个controlinterface作为monitorinterface*/intwpa_ctrl_detach(structwpa_ctrl*ctrl);/*撤销某个monitorinterface为普通的controlinterface*/intwpa_ctrl_pending(structwpa_ctrl*ctrl)；/*判断是否有挂起的event事件*/intwpa_ctrl_recv(structwpa_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Unixdomainsocket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：staticvoidwpa_supplicant_ctrl_iface_receive(intsock,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。*/staticvoidwpa_supplicant_ctrl_iface_send(structctrl_iface_priv*priv,intlevel,constchar*buf,size_tlen)/*向注册的monitorinterfaces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_INETsocket接口，主要用于向kernel发送ioctl命令，控制并获取相应信息。2．PF_NETLINKsocket接口，主要用于接收kernel发送上来的event事件。3．PF_PACKETsocket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_NETLINKsocket接口；“l2_packet.h”和“l2_packet_linux.c”实现PF_PACKETsocket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_NETLINKsocket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：structwpa_driver_wext_data{void*ctx;intevent_sock;intioctl_sock;intmlme_sock;charifname[IFNAMSIZ+1];intifindex;intifindex2;intif_removed;u8*assoc_req_ies;size_tassoc_req_ies_len;u8*assoc_resp_ies;size_tassoc_resp_ies_len;structwpa_driver_capacapa;inthas_capability;intwe_version_compiled;/*forset_auth_algfallback*/intuse_crypt;intauth_alg_fallback;intoperstate;charmlmedev[IFNAMSIZ+1];intscan_complete_events;};其中event_sock为PF_NETLINKsocket接口，ioctl_sock为PF_INETsocket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,constchar*ifname)；/*初始化wpa_driver_wext_data数据结构，并创建PF_NETLINKsocket和PF_INETsocket接口*/voidwpa_driver_wext_deinit(void*priv)；/*销毁wpa_driver_wext_data数据结构，PF_NETLINKsocket和PF_INETsocket接口*/staticvoidwpa_driver_wext_event_receive(intsock,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。conststructwpa_driver_opswpa_driver_wext_ops={.name="wext",.desc="Linuxwirelessextensions(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_PACKETsocket接口，通过该接口，wpa_supplicant可以直接将802.1Xpacket发送到L2层，而不经过TCP/IP协议栈。其中主要的功能函数为：structl2_packet_data*l2_packet_init(constchar*ifname,constu8*own_