android wifi

AndroidWIFI模塊測試

 

對android平臺的WIFI模塊進行已經有段時間了，現在做一總結，以便以後查閱與修正。

心得之作，如有異議，請斧正。

 

1. 什麼是WIFI

WIFI是一種無線連接技術，可用於PC，PDA，手機等終端。WIFI的目的是改善基於IEEE802.11標準的無線網絡產品之間的互通性，也就是說WIFI是基於802.11標準的，但WIFI不等同無線網絡。

 

2. android平臺下的WIFI模塊

簡單介紹一下，WIFI模塊的基本功能：

1. 開關WIFI

除了在WIFI設置界面可以開關WIFI，還有其他的入口可以開關，要查看這些開關狀態是否一致。還有就是飛行模式對WIFI開關的影響，由於WIFI開和關都有一個時間過程，而飛行模式的開關瞬間完成，所以有時會出現衝突。

2. 開關新可用網絡提醒

新可用網絡的定義是自WIFI模塊開啓後，從未發現過的，爲加密的網絡。只有滿足了新可用網絡的定義，纔會有提醒。

3. 連接斷開網絡

連接斷開各種不同加密類型的網絡（具體類型下文有詳解）

4. 手動添加網絡

需要路由器關閉SIID廣播。可手動輸入SIID，網絡加密類型，密碼。對於OPAL手機來說，路由器隱藏了SSID，手動添加的網絡是無法連接的。

5. 搜索網絡

手動點擊搜索按鈕可以搜索網絡，也可以等待WIFI模塊自動搜索網絡。

6. 休眠設置

由於WIFI模塊是用電大戶，所有爲了省電，android的WIFI加了一個休眠策略，可以設置永遠不斷開，充電時不斷開和鎖屏時斷開。要測試休眠設置是否有效，可以在路由器上PING手機的IP，PING通就是連接狀態。OPAL手機的休眠策略屬於完全失效，現在的情況是無論選哪個都會一直保持連接，鎖屏後15分鐘再休眠。

7. 設置靜態IP

Android系統裏對IP設置的輸入限制很有問題，我一直認爲這是弱智的限制。正常IP的範圍在0-255之間，android對IP輸入的限制是整數0到整數255之間，也就是說0000.000200.001.001這樣一個IP都能合法輸入。

 

3. 對WIFI模塊深入瞭解一點點

1. WIFI的基本運行流程
2. 
   

【初始化】
1在SystemServer啓動的時候,會生成一個ConnectivityService的實例

2 ConnectivityService的構造函數會創建WifiService

3 WifiStateTracker會創建WifiMonitor接收來自底層的事件,WifiService和WifiMonitor是整個模塊的核心。WifiService負責啓動關閉wpa_supplicant、啓動關閉WifiMonitor監視線程和把命令下發給wpa_supplicant,而WifiMonitor則負責從wpa_supplicant接收事件通知。

【連接AP】

1 WirelessSettings在初始化的時候配置了由WifiEnabler來處理Wifi按鈕

2當用戶按下Wifi按鈕後, Android會調用WifiEnabler的onPreferenceChange,再由WifiEnabler調用WifiManager的setWifiEnabled接口函數,通過AIDL,實際調用的是WifiService的setWifiEnabled函數,WifiService接着向自身發送一條MESSAGE_ENABLE_WIFI消息,在處理該消息的代碼中做真正的使能工作:首先裝載WIFI內核模塊(該模塊的位置硬編碼爲"/system/lib/modules/wlan.ko" ),然 後 啓 動wpa_supplicant (配 置 文 件 硬 編 碼 爲"/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf")再通過WifiStateTracker來啓動WifiMonitor中的監視線程

3當使能成功後,會廣播發送WIFI_STATE_CHANGED_ACTION這個Intent通知外界WIFI已 經 成 功 使 能 了 。WifiEnabler創 建 的 時 候 就 會 向Android注 冊 接 收WIFI_STATE_CHANGED_ACTION,因此它會收到該Intent,從而開始掃描

【查找AP】

1掃描的入口函數是WifiService的startScan,它其實也就是往wpa_supplicant發送SCAN命令。

2當wpa_supplicant處理完SCAN命令後,它會向控制通道發送事件通知掃描完成,從而wifi_wait_for_event函數會接收到該事件,由此WifiMonitor中的MonitorThread會被執行來出來這個事件。

3 WifiStateTracker則接着廣播發送SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION這個Intent。

4 WifiLayer註冊了接收SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION這個Intent,所以它的相關處理函數handleScanResultsAvailable會被調用,在該函數中,先會去拿到SCAN的結果(最終是往wpa_supplicant發送SCAN_RESULT命令並讀取返回值來實現的),List<ScanResult> list = mWifiManager.getScanResults();對每一個掃描返回的AP,WifiLayer會調用WifiSettings的onAccessPointSetChanged函數,從而最終把該AP加到GUI顯示列表中。

【配置AP參數】

當用戶在WifiSettings界面上選擇了一個AP後,會顯示配置AP參數的一個對話框。

showAccessPointDialog(state,AccessPointDialog.MODE_INFO);

【連接】

當用戶在AcessPointDialog中選擇好加密方式和輸入密鑰之後,再點擊連接按鈕,Android就會去連接這個AP。

1 WifiLayer會先檢測這個AP是不是之前被配置過,這個是通過向wpa_supplicant發送LIST_NETWORK命令並且比較返回值來實現的,

//Need WifiConfiguration for the AP

WifiConfiguration config =findConfiguredNetwork(state);

如果wpa_supplicant沒有這個AP的配置信息,則會向wpa_supplicant發送ADD_NETWORK命令來添加該AP

2 ADD_NETWORK命令 會 返 回 一 個ID,WifiLayer再 用 這 個 返 回 的ID作 爲參數向wpa_supplicant發送ENABLE_NETWORK命令,從而讓wpa_supplicant去連接該AP。

【配置IP地址】

1當wpa_supplicant成功連接上AP之後,它會向控制通道發送事件通知連接上AP了,從而wifi_wait_for_event函數會接收到該事件,由此WifiMonitor中的MonitorThread會被執行來出來這個事件

2 WifiMonitor再調用WifiStateTracker的notifyStateChange,WifiStateTracker則接着會往自身發送EVENT_DHCP_START消息來啓動DHCP去獲取IP地址

3然後再廣播發送NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION這個Intent

4 WifiLayer註冊了接收NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION這個Intent,所以它的相關處理函數handleNetworkStateChanged會被調用,當DHCP拿到IP地址之後,會再發送EVENT_DHCP_SUCCEEDED消息

5 WifiLayer處理EVENT_DHCP_SUCCEEDED消 息,會 再次 廣 播 發 送

至此爲止,整個連接過程完成

2. wpa_supplicant

Android平臺使用的WiFi控制框架是基於大名鼎鼎的wpa_supplicant，它是一個安全中間件，爲各種無線網卡提供統一的安全機制，如下圖所示：

對應上述結構，基於Android的手機中的WiFi控制分爲三大組件：
1）客戶端程序，包括wpa_cli命令行或java圖形界面程序，通過unix本地socket與
wpa_supplicant daemon服務通信，發送命令並接收結果；
2）wpa_supplicantdaemon服務，對應上述中間部分，功能是“上傳下達”。所有客戶端通過它控制硬件網卡，通過發送字符串命令控制是否掃描AP，提取掃描結果和是否關聯AP等操作，同時將驅動的執行狀態發送給用戶。該服務是設計支持多種無線網卡芯片，因此各個廠商共同提供了一個通用接口給wpa_supplicant調用；
3）網卡驅動；

 

在手機內存的/etc/wpa_supplicant.conf中我們可以直接看到WIFI支持的網絡類型，每種類型都有例子，比如：

#Both WPA-PSK and WPA-EAP is accepted. OnlyCCMP is accepted as pairwise and

# group cipher.

#network={

# ssid="example"

# bssid=00:11:22:33:44:55

# proto=WPA RSN

# key_mgmt=WPA-PSK WPA-EAP

# pairwise=CCMP

# group=CCMP

# psk=06b4be19da289f475aa46a33cb793029d4ab3db7a23ee92382eb0106c72ac7bb

#}

不同類型的網絡，不同的參數等等，應有盡有。

4. 對WIFI模塊的LOG瞭解多一點點

我們在上面已經知道WIFI的啓動過程，在功能運行中也會輸出相應的日誌信息，下面就來詳細瞭解一下。（請注意，WIFI開啓後會更改電池狀態等其他狀態。關閉WIFI時，android的策略是卸載驅動來省電。如有缺失就是問題。不過下文刪去了與WIFI無關的LOG！）

1.開啓WIFI&自動搜索

E/WifiHW ( 1201): ==JOHN DEBUG==: [WIFI]Load Driver

加載驅動

D/SettingsWifiEnabler( 1321): Received wifistate changed from Disabled to Enabling

接收到廣播：WIFI正在開啓

D/WifiService( 1201):ACTION_BATTERY_CHANGED pluggedType: 2

電池狀態改變

E/WifiHW(1201):==JOHNDEBUG==:moduleaddress:4b938008filename:/system/lib/modules/dhd.koargs:firmware_path=/system/wlan/broadcom/rtecdc.binnvram_path=/system/wlan/broadcom/nvram.txt

WIFI硬件：加載內核模塊

I/wpa_supplicant( 2490):CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=-1 state=2

wpa_supplicant發出事件通知

V/WifiMonitor( 1201): Event [CTRL-EVENT-STATE-CHANGEid=-1 state=2]

WifiMonitor從wpa_supplicant接收事件通知

I/wpa_supplicant( 2490):CTRL-EVENT-SCAN-RESULTS Ready

wpa_supplicant發出事件通知：準備好開始搜索網絡了

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd SCAN-ACTIVE len = 4096

wpa_supplicant發出事件通知：驅動命令行.主動搜索.LEN

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd SCAN-ACTIVE len = 0, 11

wpa_supplicant發出事件通知：驅動命令行.主動搜索.LEN

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd SCAN-PASSIVE len = 4096

wpa_supplicant發出事件通知：驅動命令行.被動搜索.LEN

E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmdSCAN-PASSIVE len = 0, 12

wpa_supplicant發出事件通知：驅動命令行.被動搜索.LEN=0.12

D/SettingsWifiEnabler( 1321): Received wifistate changed from Enabling to Enabled

接收到廣播：WIFI已經開啓

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd RSSI len = 4096

wpa_supplicant發出事件通知：

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd RSSI len = 4, 4

wpa_supplicant發出事件通知：

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd LINKSPEED len = 4096

wpa_supplicant發出事件通知：

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd LinkSpeed 54 len = 12, 12

wpa_supplicant發出事件通知：

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd MACADDR len = 4096

wpa_supplicant發出事件通知：驅動命令行.MAC地址.LEN

E/wpa_supplicant( 2490):wpa_driver_priv_driver_cmd Macaddr = 44:A4:2D:27:25:BE

wpa_supplicant發出事件通知：驅動命令行.MAC地址

E/wpa_supplicant( 2490): len = 28, 28

wpa_supplicant發出事件通知：

V/WifiStateTracker( 1201): Connection tosupplicant established, state=SCANNING

WIFI狀態跟蹤：連接請求確認，狀態=搜索

D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailedstate, ld =IDLE and new state=SCANNING

網絡狀態跟蹤：更新顯示爲搜索狀態

V/WifiStateTracker( 1201): Changingsupplicant state: SCANNING ==> INACTIVE

WIFI狀態跟蹤：更改請求狀態：搜索中->不活動

 

2.點擊連接&獲取狀態

E/WifiHW ( 1201): ==JOHN DEBUG==: [WIFI]Load Driver

WIFI硬件：加載驅動

D/SettingsWifiEnabler( 1321): Received wifistate changed from Disabled to Enabling

收到廣播，WIFI狀態正在開啓

E/WifiHW(1201):==JOHNDEBUG==:moduleaddress:4b938008filename:/system/lib/modules/dhd.koargs:firmware_path=/system/wlan/broadcom/rtecdc.binnvram_path=/system/wlan/broadcom/nvram.txt

WIFI硬件：加載內核模塊

E/WifiHW ( 1201): ==JOHN DEBUG==: return ofinsmod : ret = 0, Unknown error: 0

WIFI硬件：返回裝載模塊報告：返回指令0，未知錯誤0

……

I/wpa_supplicant( 2490): Trying toassociate with 1c:bd:b9:f6:a7:9f (SSID='LosAngeles' freq=2412 MHz)

wpa_supplicant發出事件通知:嘗試連接，（SSID='LosAngeles'頻段=2412 MHz）

V/WifiMonitor( 1201):Event[Trying toassociate with 1c:bd:b9:f6:a7:9f (SSID='LosAngeles' freq=2412 MHz)]

WifiMonitor接收wpa_supplicant的事件

V/WifiMonitor( 1201): Event[CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=-1 state=3]

WifiMonitor接收事件

V/WifiStateTracker( 1201): Changing supplicantstate: SCANNING ==> ASSOCIATING

WIFI狀態跟蹤：更改請求狀態：搜索中->匹配中

D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailedstate, ld =SCANNING and new state=CONNECTING

網絡狀態跟蹤：更新顯示爲正在連接狀態

D/ConnectivityService( 1201):ConnectivityChange for WIFI: CONNECTING/CONNECTING

連接管理服務：改變WIFI連接狀態：正在連接/正在連接

V/WifiStateTracker( 1201): Changingsupplicant state: ASSOCIATING ==> ASSOCIATED

WIFI狀態跟蹤：更改請求狀態：匹配中->已匹配

D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailedstate, ld =CONNECTING and new state=CONNECTING

網絡狀態跟蹤：更新顯示爲正在連接狀態

I/wpa_supplicant( 2490): Associated with 1c:bd:b9:f6:a7:9f

wpa_supplicant發出事件通知：已和1c:bd:b9:f6:a7:9f匹配

V/WifiMonitor( 1201): Event [Associatedwith 1c:bd:b9:f6:a7:9f]

WifiMonitor接收wpa_supplicant的事件

V/WifiStateTracker( 1201): Changingsupplicant state: ASSOCIATED ==> FOUR_WAY_HANDSHAKE

WIFI狀態跟蹤：更改請求狀態：已匹配->TCP中斷連接

D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailedstate, ld =CONNECTING and new state=AUTHENTICATING

網絡狀態跟蹤：更新顯示爲鑑定中

D/ConnectivityService( 1201): DroppingConnectivityChange for WIFI: CONNECTING/AUTHENTICATING

連接管理服務：拋出WIFI連接狀態改變：已連接/鑑定中

V/WifiStateTracker( 1201): Changingsupplicant state: FOUR_WAY_HANDSHAKE ==> GROUP_HANDSHAKE

WIFI狀態跟蹤：更改請求狀態：TCP中斷連接->確認標誌位

D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailedstate, ld =AUTHENTICATING and new state=AUTHENTICATING

網絡狀態跟蹤：更新顯示爲鑑定中

I/wpa_supplicant( 2490): WPA: Keynegotiation completed with 1c:bd:b9:f6:a7:9f [PTK=CCMP GTK=TKIP]

wpa_supplicant發出事件通知：WPA:與1c:bd:b9:f6:a7:9f確定標誌位

I/wpa_supplicant( 2490):CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=0 state=7

wpa_supplicant發出事件通知：

I/wpa_supplicant( 2490): CTRL-EVENT-CONNECTED- Connection to 1c:bd:b9:f6:a7:9f completed (auth) [id=0 id_str=]

wpa_supplicant發出事件通知：連接完成

V/WifiMonitor( 1201): Event [WPA: Keynegotiation completed with 1c:bd:b9:f6:a7:9f [PTK=CCMP GTK=TKIP]]

WifiMonitor接收wpa_supplicant事件

V/WifiMonitor( 1201): Event[CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=0 state=7]

WifiMonitor接收wpa_supplicant事件

V/WifiMonitor( 1201): Event[CTRL-EVENT-CONNECTED - Connection to 1c:bd:b9:f6:a7:9f completed (auth) [id=0 id_str=]]

WifiMonitor接收wpa_supplicant事件

V/WifiStateTracker( 1201): Changingsupplicant state: GROUP_HANDSHAKE ==> COMPLETED

WIFI狀態跟蹤：更改請求狀態：確認標誌位->完成

V/WifiStateTracker( 1201): New networkstate is CONNECTED

WIFI狀態跟蹤：新網絡狀態爲已連接

D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailedstate, ld =AUTHENTICATING and new state=OBTAINING_IPADDR

網絡狀態跟蹤：更新顯示爲獲取IP地址

D/ConnectivityService( 1201): DroppingConnectivityChange for WIFI: CONNECTING/OBTAINING_IPADDR

連接管理服務：拋出WIFI