3.4.1　Linux Wireless Extensions介绍

从开发者角度来说，wext的用法相当简单。Linux平台中，wext API定义于wireless.h文件。Android平台上，其文件位置在external/kernel-headers/original/linux目录下，主要供驱动开发者使用。

注意　bionic/libc/kernel/common/linux目录中也有一个wireless.h，不过此文件由工具程序根据Kernel中的wireless.h自动生成而来，供用户空间使用。两个文件的区别主要是bionic下的wireless.h包含很少的注释。所以本节将分析Kernel中的wireless.h。Android 4.2中的wext版本为20，由wireless.h中的宏WIRELESS_EXT定义。

虽然前面提到说ioctl函数的一个缺点是其没有指明参数类型，但wext却比较严谨，提供了自己的数据类型。

1.常用数据结构

首先，所有用户空间发起的请求都统一包括在struct iwreq中，其原型如下。

[—>wireless.h：：struct iwreq]

  1. /*
  2.  wext API在设计时参考了系统中现有数据结构及命名方式。作为区分，wext中几乎所有数据结构、类型、宏
  3.  等名字中都带一个w以代表wireless。如下面的iwreq结构体，其对应的普通数据结构类型是ifreq。
  4.  该结构体专门用于往socket句柄传递ioctrl控制参数。
  5. */
  6. struct    iwreq 
  7. {
  8.     union
  9.     {
  10.         char    ifrn_name[IFNAMSIZ];    // 用于指定要操作的网卡设备名，如wlan0
  11.     } ifr_ifrn;
  12.     union    iwreq_data    u;           // 用于存储具体的参数信息
  13. };

如iwreq结构所示，具体的参数信息存储在另外一个联合体iwreq_data中，其原型如下。

[—>wireless.h：：union：iwreq_data]

  1. /*
  2. iwreq_data是一个联合体，其最大size为16字节。
  3. wext还自定义了一些小的数据结构，如iw_point、iw_param、iw_freq等。它们的作用如下。
  4. iw_point：当参数信息的长度超过16字节时，就只能通过iw_point指向另外一块内存区域，而参数就存储
  5. 在那个区域中。这个就是我们常用的指针方式。
  6. iw_param：当参数信息不超过16字节时，可以把信息存储在iw_param中。
  7. iw_freq：用于存储频率或信道值。其原型的介绍见本小节最后。
  8. */
  9. union    iwreq_data
  10. {
  11.     char        name[IFNAMSIZ];
  12.     struct iw_point    essid;           // 存储essid，也就是ssid
  13.     struct iw_param    nwid;            // network id
  14.     // 频率或信道。取值为0-1000时代表channel，大于1000则代表频率，单位为Hz
  15.     struct iw_freq     freq;
  16.     struct iw_param    sens;            // 信号强度阈值
  17.     struct iw_param    bitrate;         // 码率
  18.     struct iw_param    txpower;    
  19.     struct iw_param    rts;             // RTS阈值时间
  20.     struct iw_param    frag;        
  21.     __u32              mode;            // 操作模式
  22.     struct iw_param    retry;
  23.     struct iw_point    encoding;
  24.     struct iw_param    power; 
  25.     struct iw_quality  qual;
  26.  
  27.     struct sockaddr    ap_addr;         // AP地址
  28.     struct sockaddr    addr;            // 目标地址
  29.  
  30.     struct iw_param    param;           // 其他参数
  31.     struct iw_point    data;            // 其他字节数超过16的参数
  32. };

当参数字节超过16的时候，wext还定义了和功能相关的参数类型，下面来看专门用于触发无线网卡发起扫描请求的数据结构iw_scan_req，其原型如下所示。

[—>wireless.h：：struct iw_scan_req]

  1. struct    iw_scan_req
  2. {
  3.     __u8        scan_type;              // 可取值为IW_SCAN_TYPE_{ACTIVE,PASSIVE}
  4.                                                                 // 代表主动或被动扫描
  5.     __u8        essid_len;              // essid字符串长度
  6.     __u8        num_channels;           // 指明信道个数，如果为0，则表示扫描所有可允许的信道
  7.     __u8        flags;                  // 目前仅用于字节对齐
  8.     // bssid用于指明BSS的地址。如果全为FF则为广播BSSID，即wildcard bssid
  9.     struct sockaddr    bssid;
  10.  
  11.     __u8        essid[IW_ESSID_MAX_SIZE];// essid
  12.  
  13.     /*
  14.       min_channel_time:指示扫描过程中在每个信道等待到第一个回复的时间。如果在此时间内没有等
  15.       到回复，跳到下一个信道等待。如果等到一个回复，则一共在该信道等待的最大时间为max_channel_time。
  16.       所有时间单位均为TU（Time Units），即1024ms。
  17.      */
  18.     __u32        min_channel_time; 
  19.     __u32        max_channel_time;
  20.  
  21.     struct iw_freq    channel_list[IW_MAX_FREQUENCIES];// IW_MAX_FREQUENCIES值为32
  22. };

下面来看最后一个常见的数据结构iw_freq，其原型如下。

[—>wireless.h：：struct：iw_freq]：

  1. // 当频率小于109，m直接等于频率。否则m=f/(10e)
  2. struct    iw_freq
  3. {
  4.     __s32       m;        
  5.     __s16       e;        
  6.     __u8        i;      // 该值表示此频率对象在channel_list数组中的索引
  7.     __u8        flags;  // 固定或自动
  8. };

提示　wext中的数据结构和定义还有许多，建议读者结合实际需要去学习wireless.h。wext API虽然简单，但相信读者已经体会到其背后所依赖的和802.11规范密切相关的理论知识了。

下面通过一个实际的例子来看看用户空间如何通过wext API来触发无线网卡扫描工作的。

2.wext API使用实例

本例来源于wpa_supplicant，它是一个运行于用户空间的专门和无线网卡进行交互的程序。其详情将在下一章节进行介绍。本节仅通过一个函数看看wpa_supplicant如何利用wext API和无线网卡交互。

[—>driver_wext.c：wpa_driver_wext_scan]

  1. int wpa_driver_wext_scan(void *priv, struct wpa_driver_scan_params *params)
  2. {
  3.     struct wpa_driver_wext_data *drv = priv;
  4.  
  5.     struct iwreq iwr;           // 定义一个iwreq对象
  6.     int ret = 0, timeout;
  7.     struct iw_scan_req req;     // 定义一个iw_scan_req对象
  8.  
  9.     // 获取调用者传递的ssid等参数
  10.     const u8 *ssid = params->ssids[0].ssid;
  11.     size_t ssid_len = params->ssids[0].ssid_len;
  12.     ......
  13.     os_memset(&iwr, 0, sizeof(iwr));
  14.     // 为iwr的ifr_name传递需操作的网卡设备名
  15.     os_strlcpy(iwr.ifr_name, drv->ifname, IFNAMSIZ);
  16.  
  17.     if (ssid && ssid_len) {
  18.         os_memset(&req, 0, sizeof(req));
  19.         // 设置iw_scan_req的信息
  20.         req.essid_len = ssid_len;
  21.         req.bssid.sa_family = ARPHRD_ETHER;
  22.         // 设置bssid的MAC地址全为0XFF，代表这是一个wildcard BSSID搜索
  23.         os_memset(req.bssid.sa_data, 0xff, ETH_ALEN);
  24.         os_memcpy(req.essid, ssid, ssid_len);
  25.         // 通过data域指向这个iw_sca_req对象
  26.         iwr.u.data.pointer = (caddr_t) &req;
  27.         iwr.u.data.length = sizeof(req);
  28.         // IW_SCAN_THIS_ESSID表示只扫描指定ESSID的无线网络
  29.         iwr.u.data.flags = IW_SCAN_THIS_ESSID;
  30.     }
  31.     /*
  32.         ioctl_sock指向一个socket句柄，其创建时候的代码如下：
  33.         ioctl_sock = socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0)
  34.         SIOCSIWSCAN用于通知驱动进行无线网络扫描。
  35.     */
  36.     if (ioctl(drv->ioctl_sock, SIOCSIWSCAN, &iwr) < 0) {
  37.         // 返回错误
  38.      }
  39.     ......// 其他处理
  40.     return ret;
  41. }

提示　wext相对简单，但其内部的数据结构定义、变量命名等都和规范中定义的原语有着莫大的关系。建议读者结合规范去阅读wireless.h以加深理解。