Wifi架构介绍

  • 本文基于Android介绍其Wifi架构。
  • Wifi是许多操作系统提供的重要功能之一，特别是越来越多的车载系统wifi是其必备功能。为啥wifi是必备功能？ 一方面是传统的上网（现在有些车载使用DCM模块管理网络），另一方面就是AP功能了（是自身成为热点），因为无线Carplay和无线AndroidAuto是需要借助蓝牙协议+AP实现无线认证及数据传输，而Carplay、AndroidAuto是车载系统的主要业务功能之一。

Wifi架构

  • Wifi架构图参考如下，包括应用（App）、Service层、Oss（三方库）、系统层（Socket）
应用层
  • WifiApp。应用层根据系统使用的UI框架，调用网络服务API进行开发。如Android可以采用Java形式开发，linux可以采用QT、CEGUI、Kanzi（kanzi也适用于Android）进行开发。通过调用服务层提供的接口，实现相应功能：打开/关闭无线、打开Ap模式、打开P2P模式、选择加密算法等等。
服务层

主要包括NetWorkManager、WifiService两个服务。

  • networkmanager：网络管理服务，向应用层提供DHCP（动态主机配置协议，动态分配地址）、网络状态管理等功能。实际上是通过libnetutils这个动态库调用dhcpd这个服务来实现的。
  • WifiService：一般来说wifi service会提供，无线搜索、无线连接、无线断开，模式切换（staion、p2p、ap）等功能。Station指标准无线模式，Station模式下将设备连接到无线网。AP指master模式，即从无线模式切换到热点模式。P2P指直连模式。WifiService使用libwifi提供的接口实现功能。
Oss三方库

  • 功能开发时很少重复造轮子，一般都会考虑使用现有的三方库（商用系统还需要考虑三方库的license）。参考Android系统，使用了libnetutils提供网络管理功能、libwifi提供无线管理功能。

  • dhcpd，第三方开源库。提供了dhcp功能，libnetutils通过socket “PF_PACKET : local socket”与dhcpd交互。

  • wpa_supplicant，第三发开源库。wpa_supplicant提供了wifi功能，libwifi通过socket “wlan0 : local socket”与其交互。

  • hostapd，第三发开源库。hostapd提供了AP、P2P等功能。libwifi通过linux socket与交互。

  • dhcpd、hostapd、wpa_supplicant都提供了Config文件，通过配置文件实现相应功能。

  • 一般来说，功能开发时通过三方库提供的基本功能，再根据具体业务需要可进行源码的二次开发。

系统层
  • 这里的系统层，指的就是Linux系统了。Linux系统提供了基本的系统级服务文件管理、进程管理、IPC(Socket、共享内存、管道)等等。
Wifi应用打开AP模式

以Wifi打开AP模式为例，整理流程为：

  • 应用层调用WifiService的接口，完成Ap Model Enable功能。
  • wifiservice处理业务逻辑，获取并组合业务层信息。调用libwifi的API。
  • libwifi根据业务层信息创建配置文件，通过ctl.start(实际上是socket通信）启动hostapd进程。
  • hostapd进程被系统拉起，读取config文件，启动Ap功能。

本文简单介绍了Wifi架构，可以看出从软件层次考虑（当然也需要考虑硬件）。主要包括Oss的选择，分层（每一层完成何种功能）、层与层间的通信形式、应用框架的选择等方面的考虑。当前除了这些，诸如安全、wifi认证等方面也需要考虑。