[知识整理]Linux系统WIFI知识的一些整理

2023-01-09 10:25:56

前段时间接触了wifi，主要是在linux系统下做预研、开发。本文根据个人收集资料及研究经验做了一些基本入门级别的引子，旨在对wifi有一个很基础的入门的认知，比如知道wifi模块硬件接口有哪些，了解wifi驱动，等等。如有需要，可以根据文中给出的术语、链接进行扩展的研究学习。

一、硬件接口

就笔者接触的资料，wifi接口有很多种，不同接口适应于不同场合。更多资料，可以直接到某宝上搜索了解。

USB

适用于PC机，插到USB口安装驱动即可使用。这类接口还是比较常见、常用的。

PCI

直接将无线网卡插入PCI插槽，系统一般会识别到PCI设备，但要安装驱动才能正常使用无线网络。后文基于该类接口展开描述。现在在一些嵌入式专用设备上，比较流行使用PCIE接口，对于linux上应用而言并无多大差异。

串口

使用AT指令进行操作。一般模块会带有单片机。许多年前，笔者的同学也曾研究过GSM模块，也是使用AT命令的——那时，“迟思堂工作室”正式成立。不过此类模块，对速率要求高的可以不用考虑了。

二、基本概念

wifi的基本概念比较多，网上资料一大把。这里只简单描述一下，有的直接拿人家写好的来用了。

wifi模式

AP模式：即Access Point，接入点。是一个无线网络的创建者，是网络的中心节点。一般家庭或办公室使用的无线路由器就是一个AP。

STA模式：即Station，类似于无线终端，STA本身并不接受无线的接入，它可以连接到AP，一般无线网卡即工作在该模式。

Monitor模式：这种模式下，所有的数据包无过滤地传输到主机，此模式下主要查看网络中出了那些故障。在支持MAC80211的一般设备中，工作于Monitor模式下，可以有效地对整个网络进行监控，在此模式下，可以实现数据包的注入。

其它概念

SSID：SSID就是一个WiFi网络的网络名称。

频率：

1）IEEE 802.11b/g标准工作在2.4G频段，频率范围为2.400—2.4835GHz，共83.5M带宽

2）划分为14个子信道

3）每个子信道宽度为22MHz

4）相邻信道的中心频点间隔5MHz

5）相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)

6）整个频段内只有3个（1、6、11）互不干扰信道

国家码：不同国家使用的信道有不同，要根据实际需要设置，中国的国家码为CN，美国为US，等等。

对于5GHz而言，还有DFS。

三、linux相关驱动

linux下的无线网卡驱动，一般会结合ko和固件使用。固件一般不开源，但官方会提供二进制文件下载。固件放到linux系统的/lib/firmware目录下，在系统启动时会到对应目录查找。可以到https://wireless.wiki.kernel.org/en/users/Drivers上查看linux无线网卡驱动，上面有许多不同厂商的芯片驱动。对于一些特性，如是否支持AP模式、Monitor模式，等，都可以在上面找到信息。在研究无线网卡前，最好去查一下网卡是否被内核支持。

另外，内核层和用户层操作无线网卡的还涉及到mac80211、cfg80211、nl80211这些模块，还需要对内核进行配置(如iptables、bridge等)，这些目前没有研究过，暂时不写。

四、linux相关系统应用

linux系统涉及wifi的模块、软件或服务程序十分之多，本节简单介绍笔者接触过的一些软件。注意，无线网卡也是网卡，一般名称为wlan0、wlan1，ifconfig、ethtool命令依然对其生效。另外网络设备命名规则同样生效，当同一主板变换无线网卡时，其名称会发生变化。关于此问题可以参考笔者个人主页上的文章，有详细描述。

如果单纯在linux系统中使用无线网卡作为上网之用，无需做太多的配置，像在Ubuntu系统中，直接点击桌面任务栏的WIFI图标，找到对应无线路由器名称，输入密码即可。但如果在linux中使用无线网卡搭建热点环境，则需要额外的工具，一般是使用hostapd，外加一个dhcp服务器。

lspci

如果无线网卡使用PCI接口，则可以使用lspci命令查看设备ID。上面提供

# lspci

03:00.0 Class 0280: Device 168c:003c

iw

查看、配置无线网卡命令。查看当前无线网卡信息，直接用iw list即可。关于这个命令本文不展开讨论。

hostapd

linux实现AP的服务程序。很多脚本都会使用这个程序。一般结合dhcp服务器组成软件AP。可以自己写脚本实现，也可以使用如ap-hostapd、create_ap这些著名的脚本。

ap-hostapd

一个脚本，利用hostapd、dnsmaq实现完整的软件AP功能。

rfkill

linux下可以使用rfkill命令打开、禁止无线电子设备，如蓝牙、WIFI。如果在系统中无法使用WIFI，则需要查一下是否被禁止了。下面是查看命令：

$ rfkill list

0: phy0: Wireless LAN

Soft blocked: no

Hard blocked: no

可以看到我的WIFI是没有被阻止的，亦即可正常使用。要禁止(或阻止)WIFI，可以使用命令：rfkill block wifi。要激活，则使用命令：rfkill unblock wifi。具体信息rfkill –help查看。