Linux WiFi SubSystem

GPL Code

• https://www.tp-link.com/us/support/download/archer-ax1500/v1.20/#GPL-Code

Wi-Fi Protocol Stack

• Wi-Fi 관련 프로토콜은 OSI 계층 참조 모델에서 데이터 링크 및 물리 계층에 있다.

• 디바이스가 AP를 통해 Wi-Fi에 연결하려는 경우 인증과정을 거친다
• 인증과정은 ID, 패스워드 등을 통해서 진행
• 이러한 인증 프로세스는 “Supplicant” 라는 프로그램에 의해 실행된다.
• “Supplicant” 는 상호작용을 지원하지만 인증 및 연결은 MLME(MAC Sublayer Management Entity) 가 수행하게 된다.
• 하드웨어에서 MLME를 구현하면 Full MAC, 소프트웨어에서 구현하면 Soft MAC 이라고 한다.
• Full MAC + Supplicant + TCP/IP + Application 으로 이어진다.

• https://wifidiving.substack.com/p/linux-kernel-wifi-stack-basics

이에 따라 MLME 를 구현한 코드를 분석해 보려함.

• https://wireless.docs.kernel.org/en/latest/en/developers/documentation/glossary.html#term-MLME
• /net/mac80211/mlme.c

Broadcom wireless

• https://wiki.archlinux.org/title/Broadcom_wireless
  • 2010년 9월, Broadcom은 완전 오픈 소스 드라이버를 출시함.
  • brcm80211 드라이버는 2.6.37 커널에 도입되었으며 2.6.39 커널에는 brcmsmac 드라이버와 brcmfmac 드라이버로 세분화됨.

Module Name	Description
brcm80211	커널 드라이버 메인라인 버전
b43	커널 드라이버 리버스 엔지니어링 버전
broadcom-wl	제한된 라이선스가 있는 Broadcom 드라이버

• 커널에는 기본 Fullmac 용 brcmfmac 과 mac80211 기반 SoftMAC 용 brcmsmac 이라는 두 개의 오픈 소스 드라이버가 내장되어 있다.

• 부팅할 때 자동으로 로드

• brcmfmac
  • 최신 칩셋을 지원하며 AP 모드, P2P 모드 또는 하드웨어 암호화를 지원한다.
• brcmsmac
  • BCM4313, BCM43224, BCM43225와 같은 구형 칩셋만 지원한다.

Linux WiFi Subsystem

• Broadcom chipset에서는 디바이스 드라이버에서 MAC Driver 간에 통신은 b43 나 bcrmsmac , bcrmfmac , broadcom-wl 이 사용된다.

cfg80211

Linux의 802.11 디바이스를 위한 구성 API

• User Space와 드라이버를 연결하고 802.11과 관련된 일부 유틸리티 기능을 제공한다.

드라이버가 cfg80211 을 사용하려면 하드웨어 장치를 cfg80211에 등록해야한다.

• 각 장치의 기본구조는 wiphy 라고 하며 각 인스턴스는 시스템에 연결된 물리적 무선 장치를 설명한다.
• 이러한 각 wiphy는 연결된 가상 인터페이스가 0개, 1개 또는 여러 개의 가상 인터페이스를 가질 수 있다.
• structure wireless_dev 에 네트워크 인터페이스의 ieee80211_ptr 포인터를 가리켜 식별해야한다.

mac80211

https://www.kernel.org/doc/html/v5.1/driver-api/80211/mac80211.html#receive-and-transmit-processing

📨 Receive and transmit processing

• Frame format
  • 일반적으로 mac80211과 드라이버 간에 프레임이 전달되면 하드웨어에서 계산해야 하는 FCS를 제외하고 IEEE 802.11 헤더로 시작하여 전송되는 동일한 옥텟이 포함된다.
  • 그러나 이 규칙에는 다양한 예외가 있다.
  • 첫 번째는 하드웨어에서 IV/ICV가 생성될 수 도 있고 생성되지 않을 수 도 있는 하드웨어 암호화 및 복호화 오프로드에 대한 것이다.
  • 두 번째는 하드웨어가 조각화를 처리할 때 mac80211 에서 드라이버에게 전달되는 프레임은 MPDU가 아닌 MSDU 이다.
    • MPDU : MAC 부계층에서 데이터를 실어나르는 운반체(Layer 2 프레임)
    • MSDU : MAC 부계층에서 실제 정보를 갖는 데이터 (상위 계층 Layer 3 ~ Layer 7)