詳細介紹linux下移植wifi的步驟.docx
Linux系統下移植wifi模塊，使其正常工作。包括兩部分內容，第一部分是識別無線設備，並且正確安裝驅動程序。第二部分是選擇管理無線連接的方法。本文將介紹這兩部分內容。
一、 背景
配置wifi有三種方式：圖形客戶端，文本模式接口和命令行界面。最簡單的方法是在安裝桌面環境後使用圖形客戶端。它們提供了一個方便的點擊式界面，可以在幾秒鐘內讓用戶進入網絡。也可以通過編輯一些配置文件從命令行配置無線，這需要花費更多的時間來設置。
有三種工具支持命令行驅動的無線配置：net-wireless / iw，net-wireless / wireless-tools和net-wireless /wpa_supplicant。在這三個中，net-wireless / wpa_supplicant是首選的。需要記住的重要一點是，無線網絡是在全局基礎上配置的，而不是基於接口的。
net-wireless/iw是net-wireless/wireless-tools延伸的產品（繼承者），它支持幾乎所有卡和驅動，但它不能連接到WPA-only接入點。如果網絡只提供WEP加密或完全開放，那麼net-wireless/iw輕輕鬆鬆勝過其他軟件。
市場上現在經常使用 iw 和 wpa_supplicant兩種軟件。wifi 是 完全開放 或者 WEP 模式的時候，使用iw。如果wifi 需要WPA加密的話，則使用wpa_supplicant軟件。
二、 概念介紹
1. Card introduction
市場上現在有兩種類型的無線卡，FullMac和SoftMac。下圖是這兩種卡同用戶空間交互數據時，調用的說明圖。即不同部分cfg80211 / mac80211 / nl80211如何協同工作的圖片。
FullMac
此類無線卡通過硬件處理的MLME（MAC子層管理實體），通常出於省電的原因（例如智能手機，平板電腦，SBC和物聯網）。除了少數例外，這些卡都不支持監控模式和注入。
SoftMac
SoftMac無線卡使用mac80211在軟件中處理MLME。其中大多數都支持捕獲和注入（少數例外）。
小知識點：
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Wifi設備的協議棧如下框圖：
SoftMAC和FullMAC的區別在於MLME是在軟件還是硬件上實現，藍色部分表示WiFi芯片上執行
SoftMAC: 無線網絡MAC層通過軟件實現.
FullMAC: 無線網絡MAC層通過硬件實現，也叫HardMAC.
SoftMAC優勢：
1. 低硬件成本
2. 升級驅動可以直接通過更新軟件實現
3. 不同無線網絡設備可以分享同一個驅動
4. 對設備有更精細的控制
FullMAC的主要優勢是執行快，不佔用cpu
SoftMAC通過mac80211框架實現，FullMAC通過cfg80211框架實現
不管SoftMAC還是FullMAC，都要調用cfg80211，mac80211通過cfg80211的callback來執行
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2. cfg80211
cfg80211是Linux802.11配置API。cfg80211取代了Wireless-Extensions。nl80211用於配置cfg80211設備，用於內核←→用戶空間通信。cfg80211現在功能齊全，具有無線擴展功能，在實施cfg80211驅動程序時，仍然會通過cfg80211到CONFIG_CFG80211_WEXT自動爲您提供無線擴展支持。不再需要無線擴展的發行版可以刪除它，並鼓勵這樣做。
3. mac80211
mac80211是一個驅動程序，開發人員可以用來爲SoftMAC無線設備編寫驅動程序的框架。
SoftMAC設備允許更精細地控制硬件，允許在軟件中完成802.11幀管理，用於解析和生成802.11無線幀。目前大多數802.11設備都屬於這種類型。
mac80211實現了SoftMAC設備的cfg80211回調，然後mac80211依賴於cfg80211來註冊網絡子系統和配置。配置由cfg80211通過nl80211和無線擴展來處理。
在mac80211中，MLME在用於站模式（STA）的內核中以及在用於AP模式的用戶空間（hostapd）中完成。
如果您有支持nl80211的新用戶空間實用程序，則不需要無線擴展來支持mac80211設備。
支持的功能：
IEEE 802.11abgn
IEEE 802.11d
Integration of work for the emerging 802.11sstandard
使用wpa_supplicant進行漫遊（802.11r也是如此）。
不同類型的接口，詳見支持的無線模式。
供應商特定費率支持
QoS
all mac80211 drivers get monitor modesupport
4. nl80211
nl80211 is the new 802.11 netlink interfacepublic header. Together with cfg80211 it is intended to replace Wireless-Extensions. nl80211and cfg80211 are still under development.
nl80211的當前用戶：
iw
crda
hostapd
wpa_supplicant (with -Dnl80211)
testmode（CONFIG_NL80211_TESTMODE =y）
nl80211 testmode命令有助於實現工廠校準或無線芯片驗證工具等。
該功能可能用於SAR測試（比吸收率），MPE測試（最大允許曝光），RF測試（射頻），如FCC等機構可能要求的。
5. 加密方式
無線網絡的安全性由認證和加密來保證。
認證允許只有被許可的用戶才能連接到無線網絡；
加密的目的是提供數據的保密性和完整性（數據在傳輸過程中不會被篡改）。
關於wifi的加密/認證，以手機爲例主要有四種模式：
(1)OPEN模式
(2)WEP模式
(3)WPA(TKIP)
(4)WPA2(AES)
階段劃分
初級版本：認證不需要密碼， 傳輸不需要加密
認證不需要密碼， 傳輸需要加密（用WEP算法）
認證需要密碼（用WEP算法）， 傳輸需要加密（用WEP算法，容易破解）
過渡版本：WPA 認證方式（802.1x）,加密方式（TKIP，WEP）
認證方式（PSK）,加密方式（TKIP，WEP）
終極版本: WPA2 認證方式（802.1x），加密方式CCMP（AES-CCMP），TKIP，WEP
認證方式（PSK），加密方式CCMP（AES-CCMP），TKIP，WEP
802.1x:手機連接到AP後，它的認證過程不是在AP上進行的，而是發送到一個服務器，由服務器進行認證，在大型公司裏面，用一個服務器統一進行認證這樣比較好，但對於家庭網絡，這樣做認證成本太高，因而用PSK替代
PSK；手機只需要連接AP，AP會提示手機輸入密碼，AP上事先設置密碼，如果手機提供的密碼和事先設置的密碼一樣，那麼手機就可以使用無線網絡。
三、 正確安裝驅動程序
安裝驅動程序這項任務，又包括兩部分內容。第一部分是驅動程序源碼，第二部分是依賴。
1. 驅動程序源碼
默認的Arch Linux內核是模塊化的，這意味着許多機器硬件的驅動程序位於硬盤驅動器上，可以作爲模塊使用。在啓動時，udev獲取硬件的清單，併爲相應的硬件加載適當的模塊(驅動程序)，從而允許創建網絡接口。
除了相應的驅動程序之外，一些無線芯片組還需要固件。許多固件映像由默認安裝的linux-firmware軟件包提供，但是，不包含專有固件映像，必須單獨安裝。
注意：如果udev在啓動時未加載正確的模塊，只需手動加載即可。如果udev爲設備加載多個驅動程序，則產生的衝突可能會阻止成功配置。確保將不需要的模塊列入黑名單。
上面的內容說的通俗點就是：
設備驅動程序是模塊化的，內核啓動的時候，加載了驅動程序的模塊，就會識別這個無線模塊。有些無線芯片，除了要有驅動程序，還需要固件。許多固件映像由默認安裝的linux-firmware軟件包提供，但是，有些專有固件映像，必須單獨安裝（在網上下載固件，放在根文件系統下，加載驅動模塊後，發命令指定固件位置）。
無線網卡的源碼驅動程序可由以下三種方式獲得。
1. 內核程序裏，自帶的驅動程序源碼。
我現在使用的無線wifi網卡是雷凌的RT3070,這款芯片的驅動在內核裏有，不需要專門下載。
項目思路：
根據無線芯片的VID, PID在內核drivers/net/wireless/中搜索該芯片的驅動的配置參數，比如CONFIG_RTL8192CU，CONFIG_ATH9K_HTC等等。配置.config 使CONFIG_RTL8192CU=m，或者CONFIG_ATH9K_HTC=m。
如下圖內核裏有需要的芯片驅動，直接配置成模塊就行。
2. 官方網站或者wiki網站去尋找。
https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_open-source_wireless_drivers
https://wireless.wiki.kernel.org/en/users/drivers
https://www.mediatek.com/products/connectivity-and-networking/broadband-wifi
https://www.mediatek.com/products/connectivity-and-networking/legacy-products
這些網站是國外的網站，這裏面的驅動源碼程序是比較全面的，可以在這裏面查找與下載。
3. 找代理商要驅動源碼程序。
我之前用的無線wifi網卡芯片是博通的bcm8335,驅動程序就是代理商提供的。
供應商驅動程序有自己的堆棧，通常稱爲STA驅動程序。它們通常僅限於託管模式（客戶端），有時還限制基礎設施（有限的接入點功能）以共享Internet連接（網絡共享）。它們可以是開源的或閉源的（或兩者兼而有之）。
編譯時的注意點：
您將需要以下內容來編譯驅動程序：
與當前運行的內核匹配的Linux內核頭文件。在openSUSE上，還必須安裝內核源代碼。根據驅動程序和發行版，您還必須安裝完整的內核源代碼。
用於編譯內核的相同gcc版本。至少要確保前兩個版本號或編譯器是相同的（例如，如果內核是由gcc 3.4 .2 編譯的話，可以使用gcc 3.4 .6編譯驅動程序）。忽略此規則將導致模塊加載期間出現無效的模塊格式錯誤。可以通過/ proc/ version檢查。
2. 依賴
由上面講的可知，無線卡工作，要有cfg80211 ， mac80211 ，nl80211的支持，所以配置內核的時候，要選擇上這幾個選項。
如下圖：
======================================================================================================================================加載驅動之後，可能驅動沒有正常工作，可以從下面查找一下，解決辦法。
硬件驗證
第一個關鍵步驟是確保您的系統識別您的無線設備。有多種方法可以驗證您的系統是否成功完成了此操作。以下是一些方法：
§ “dmesg”命令通常可以包含指示正確檢測到無線設備的詳細消息。
§ 如果卡是PCI卡（miniPCI/ miniPCI Express / PCI Express），則需要使用命令“lspci”來顯示卡識別字符串。
§ 如果硬件是USB加密狗，則需要使用命令“lsusb”來顯示加密狗標識字符串。在某些情況下，“lsusb”不起作用（例如，如果未安裝usbfs），您可以使用“dmesg”（或在/ var /log / messages中）從內核日誌中獲取標識字符串。
modprobe
首先運行“modprobe<kernel module name>”。
查看dmesg輸出
運行“dmesg”命令並查找與您的無線設備相關的錯誤。至少應該有一些與您的設備加載和模塊初始化有關的消息。如果沒有消息或錯誤，您將不得不調查並糾正問題。
兩個常見問題是：
*“未知符號”。*缺少固件
缺少固件
某些無線卡需要固件才能工作。
這個消息在dmesg中非常清楚，它會告訴你缺少什麼文件名以及它在哪裏。在某些情況下，驅動程序可以退回並嘗試以前版本的固件。
可以手動添加文件來解決問題，但大多數情況下，固件可以在軟件包中找到（例如firmware-linux或firmware-linux-nonfree）。
“未知符號”錯誤
加載驅動程序內核模塊時，您會收到另一個字段名稱的“未知符號”錯誤消息。有時您也會在dmesg輸出中看到這一點。這是由於您加載的模塊與您正在運行的內核版本不匹配而導致的。
查看lsmod輸出
運行“lsmod”命令可以用來查看加載的模塊。確認實際加載了無線設備的內核模塊。如果未加載，則必須調查並更正問題。
有時其他模塊與您嘗試運行的模塊衝突。請參閱下面的黑名單。此外，衝突的模塊可以移出模塊樹。如果這樣做，請在之後運行“depmod-ae”。
查看modinfo輸出
運行“modinfo<kernel module name>”。這將確認模塊實際上在模塊樹中。同樣，確認它是正確的版本。執行“每個modinfo>的ls -l<文件位置”並在編譯時確認日期匹配。
四、 管理無線連接的方法
1. iw
iw是一款基於nl80211的新型無線設備CLI配置實用程序。它支持最近添加到內核的所有新驅動程序。使用WirelessExtensions接口的舊工具iwconfig已棄用，強烈建議切換到iw和nl80211。iw依賴libnl庫。
iw的功能是配置無線網絡。例如，掃描沒有密碼或者wep加密的wifi熱點，然後連接，並且可以修改當前STA的功率，傳輸比特率等等。
建立要求
§ libnl>= libnl1
§ libnl-dev>= libnl-dev-1
§ pkg-config使用iw需要你有libnl，第一個工作版本是1.0pre8，因爲這個版本引入了genl，Generic Netlink，nl80211依賴它。如果您的發行版的libnl版本錯誤，那麼您現在必須自己下載並編譯libnl（http://www.infradead.org/~tgr/libnl/）。
命令：
# iwhelp # 幫助
# iwlist # 獲得所有設備的功能，如帶寬信息（2.4GHz，和5GHz），和802.11n的信息
# iw devwlan0 scan # 掃描
# iwevent # 監聽事件
# iw devwlan0 link # 獲得鏈路狀態
# iw wlan0connect foo # 連接到已禁用加密的AP，這裏它的SSID是foo
# iw wlan0connect foo 2432 # 假設你有兩個APSSID 都是 foo ，你知道你要連接的是在 2432 頻道
# iw wlan0connect foo keys 0:abcde d:1:0011223344 # 連接到使用WEP的AP
# iw devwlan1 station dump # 獲取station 的統計信息
# iw devwlan1 station get # 獲得station對應的peer統計信息
# iw wlan0set bitrates legacy-2.4 12 18 24 # 修改傳輸比特率
# iw devwlan0 set bitrates mcs-5 4 # 修改tx HT MCS的比特率
# iw devwlan0 set bitrates mcs-2.4 10
# iw devwlan0 set bitrates mcs-5 # 清除所有 tx 比特率和設置的東西來恢復正常
# iwdev set txpower [] #設置傳輸功率
# iwphy set txpower [] #設置傳輸功率
# iw devwlan0 set power_save on #設置省電模式
# iw devwlan0 get power_save #查詢當前的節電設定
# iw phyphy0 interface add moni0 type monitor #添加一個 monitor 接口
下載路徑：
http://kernel.org/pub/software/network/iw/.
http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/jberg/iw.git.
https://packages.gentoo.org/packages/net-wireless/iw
2. wpa_supplicant
wpa_supplicant是適用於Linux，BSD，Mac OS X和Windows的WPA請求者，支持WPA和WPA2（IEEE 802.11i / RSN）。它適用於臺式機/筆記本電腦和嵌入式系統。請求者是客戶端站中使用的IEEE 802.1X / WPA組件。它實現與WPA Authenticator的密鑰協商，並控制wlan驅動程序的漫遊和IEEE 802.11身份驗證/關聯。
wpa_supplicant被設計爲一個“後臺程序”程序，它在後臺運行並充當控制無線連接的後端組件。wpa_supplicant支持單獨的前端程序，wpa_supplicant包含基於文本的前端（wpa_cli）和GUI（wpa_gui），可以通過wpa_cli來進行WIFI的配置與連接,前提要保證wpa_supplicant正常啓動.例如命令:wpa_cli scan_results
支持的WPA / IEEE 802.11i功能：
WPA-PSK（“WPA-Personal”）
帶有EAP的WPA（例如，使用RADIUS身份驗證服務器）（“WPA-Enterprise”）
CCMP，TKIP，WEP104，WEP40的密鑰管理
WPA和完整的IEEE 802.11i/ RSN / WPA2
RSN：PMKSA緩存，預身份驗證
IEEE 802.11r
IEEE 802.11w
Wi-Fi保護設置（WPS）
使用wpa_supplicant：
使用WPA與AP關聯時使用以下步驟：
wpa_supplicant請求內核驅動程序掃描相鄰BSS
wpa_supplicant根據其配置選擇BSS
wpa_supplicant請求內核驅動程序與所選BSS關聯
如果WPA-EAP：集成的IEEE 802.1X請求方使用認證服務器完成EAP認證（由AP中的認證方代理）
如果從IEEE 802.1X請求方收到WPA-EAP：主密鑰
如果WPA-PSK：wpa_supplicant使用PSK作爲主會話密鑰
wpa_supplicant使用身份驗證器（AP）完成WPA 4-Way Handshake和Group Key Handshake。WPA2已將初始組密鑰握手集成到4路握手中。
wpa_supplicant爲單播和廣播配置加密密鑰
可以發送和接收普通數據包
配置文件：
使用文本文件配置wpa_supplicant，該文件列出所有接受的網絡和安全策略，包括預共享密鑰。有關配置格式和支持的字段的詳細信息，請參閱示例配置文件http://w1.fi/cgit/hostap/plain/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf下的wpa_supplicant.conf。示例配置可用於明文， 靜態WEP，具有動態WEP的IEEE 802.1X（EAP-PEAP / MSCHAPv2）， WPA-PSK / TKIP和 WPA2-EAP / CCMP（EAP-TLS）。
下載地址：
http://w1.fi/releases/
http://w1.fi/wpa_supplicant/
3. hostapd
hostapd是訪問點和身份驗證服務器的用戶空間守護程序。它實現了IEEE802.11接入點管理，IEEE 802.1X / WPA / WPA2 / EAP認證器，RADIUS客戶端，EAP服務器和RADIUS認證服務器。當前版本支持Linux（Host AP，madwifi，基於mac80211的驅動程序）和FreeBSD（net80211）。
hostapd旨在成爲一個“後臺程序”程序，它在後臺運行並充當控制身份驗證的後端組件。hostapd支持單獨的前端程序，並且hostapd中包含一個示例基於文本的前端hostapd_cli。
要與內核驅動程序通信，hostapd必須使用某些接口。所有新的實現AP功能cfg80211（和mac80211）的驅動程序使用支持nl80211接口。
hosatapd負責sta接入點的管理。
下載並編譯hostapd
使用帶有nl80211的hostapd要求你至少擁有libnl-1.0pre8，因爲這個版本引入了nl80211所依賴的genl，Generic Netlink。大多數發行版現在發佈此版本或更高版本。要在Fedora或其他將二進制文件中的標題分開的發行版上進行編譯，您需要libnl-devel包。
支持的無線卡/驅動程序：
Linux mac80211驅動程序
在AP模式下支持nl80211 / cfg80211的Linux驅動程序
Prism2 / 2.5 / 3的主機AP驅動程序
madwifi（Atheros ar521x）
BSD net80211層（例如，Atheros驅動程序）（FreeBSD 6-CURRENT）
配置文件：
hostapd使用列出所有配置參數的文本文件進行配置。有關配置格式和支持的字段的詳細信息，請參閱示例配置文件 hostapd.conf。路徑：http://w1.fi/cgit/hostap/plain/hostapd/hostapd.conf
下載地址：
http://w1.fi/hostapd/
http://w1.fi/releases/
4. 總結：
1. iw （無線網卡連接其它設備，工作於STA模式,開放模式或者WEP）
2. wpa_supplicant（無線網卡連接其它設備，工作於STA模式,WPA或者WPA2）
3. hostapd （無線網卡作爲路由器，工作於AP模式）
4. wpa_supplicant和 hostapd是後臺程序，wpa_cli 和 hostapd_cli是前臺程序。
五、 參考文檔
http://aircrack-ng.org/doku.php?id=install_drivers
https://wireless.wiki.kernel.org/en/users/documentation/hostapd
https://wireless.wiki.kernel.org/en/users/Documentation/iw
http://w1.fi/wpa_supplicant/
https://wireless.wiki.kernel.org/en/users/documentation/wpa_supplicant
http://w1.fi/wpa_supplicant/
http://w1.fi/cgit/hostap/plain/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
注意點：
1. 本篇博客是移植wifi的概念介紹，後面的博客會詳細介紹每個步驟的實現過程。
2. 下載本博客的詳細文檔格式，請去網頁：
https://download.csdn.net/download/happygrilclh/10537896
3. 原創作，不做商業。