linux Wireless基础知识(cfg80211 mac80211 nl80211)

1. 基本概念

    • cfg80211:  用于对无线设备进行配置管理。与FullMAC, mac80211和nl80211一起工作。(Kernel态)

    • mac80211: 是一个driver开发者可用于为SoftMAC无线设备写驱动的框架 (Kernel态)。

    • nl80211: 用于对无线设备进行配置管理，它是一个基本Netlink的用户态协议(User态)

    • WNIC : Wireless Network Interface Controller， 它总是指望硬件执行协议(如IEEE802.11)描述的功能。

    • MLME: 即MAC(Media Access Control ) Layer Management Entity，它管理物理层MAC状态机。

    • SoftMAC: 其MLME由软件实现，mac80211为SoftMAC实现提供了一个driver API。 即：SoftMAC设备允许对硬件执行更好地控制，允许用软件实现对802.11的帧管理，包括解析和产生802.11无线帧。目前大多数802.11设备为SoftMAC,而FullMAC设备较少。

    • FullMAC:  其MLME由硬件管理，当写FullMAC无线驱动时，不需要使用mac80211。

    • wpa_supplicant: 是用户空间一个应用程序，主要发起MLME命令，然后处理相关结果。

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2. cfg80211

    cfg80211是Linux 802.11配置API。cfg80211用于代码wext(Wireless-Extensions)，nl80211用于配置一个cfg80211设备，且用于kernel与userspace间的通信。wext现处理维护状态，没有新的功能被增加，只是修改bug。如果需要通过wext操作，则需要定义CONFIG_CFG80211_WEXT。

     cfg80211 and nl80211: 基于消息机制，使用netlink接口
    wext: 基于ioctl机制

    • struct ieee80211_hw: 表示硬件信息和状态

    • ieee80211_alloc_hw：每个driver调用ieee80211_alloc_hw分配ieee80211_hw，且以ieee80211_ops为参数

    • ieee80211_register_hw：每个driver调用ieee80211_register_hw创建wlan0和 wmaster0，并进行各种初始化。

    • struct ieee80211_ops：每个driver实现它的成员函数，且它的成员函数都以struct ieee80211_hw做为第一个参数。在struct ieee80211_ops中定义了24个方法，以下7个方法必须实现：

       tx，start，stop，add_interface，remove_interface，config和configure_filter。

3. mac80211

    它是一个driver开发者可用于为SoftMAC无线设备写驱动的框架，mac80211为SoftMAC设备实现了cfg80211回调函数，且mac80211通过cfg80211实现了向网络子系统注册和配置。配置由cfg80211通过nl80211和wext实现。

    mac80211在体系结构中的位置如下图所示：

4. socket

  
  



名词解释：

MLME:  MLME是 MAC Sublayer Management Entity，MAC子层管理实体。物理层（PHY）MAC状态机就位于MLME中。

fullmac: 是指使用硬件管理MLME的无线网卡类型。

softmac: 是指使用软件管理MLME的无线网卡类型。

cfg80211: 用于在内核空间中对无线设备进行配置管理，和FullMAC，mac80211和nl80211一起工作。

mac80211: SoftMAC类型网卡的驱动API。

nl80211: 用于在用户空间内对无线设备进行配置管理。它是一个基于Netlink的用户空间协议。
iw: 基于nl80211的无线设备命令行配置工具（用于取代iwconfig）。

mac80211:

mac80211是一个无线设备驱动开发框架，驱动开发者可以使用mac80211来开发SoftMAC类型的无线设备驱动。

SoftMAC设备允许对硬件有更精细的控制，允许通过软件来替硬件完成802.11帧的管理，允许解析和生成802.11无线帧。今天，大部分的802.11设备都是这种类型的，FullMAC类型的设备会越来越少。

mac80211为SoftMAC设备实现了cfg80211回调函数，然后mac80211依赖于cfg80211来完成向网络子系统的注册和设备管理。无线设备的配置可以使用nl80211或者wireless extensions（一套老的配置工具），这两个工具的操作最终会由cfg80211来处理。

在mac80211中，STA模式的MLME是在内核中完成的，而AP模式则是在用户空间完成的（例如使用hostapd）。

目前，在新版本的Linux上推荐使用iw工具来管理无线网卡，而不是通过旧的iwconfig工具。