wlan 802.11架构层次

1. wlan 设备层次架构

1.1 host-device架构

用于手机或者其他cpu性能较强场景，模块上划分为host和device，中间通过usb/sdio等总线连接

1.2 single firmware架构

用于iot芯片等独立SOC场景，其中将应用层、sdk、wlan firmware、driver等全部放在统一的SOC芯片上，作为一个整体模块

2. wlan协议层次架构

wlan实现主要在OSI模型的link layer和physical layer，其中802.11协议在其中做了内部细分为MAC层和PHY层，802.11各协议的数据帧格式处理、数据帧交互、碰撞避免等横跨了MAC和PHY层，而wlan连接管理、身份认证/数据加密/完整性等放到了链路层。

2.1 link layer

• 802.2

  主要是用于连接控制的管理，该层本身并不为802.11无线协议专用，统一适用于如以太网等各种链路协议

• 802.1X¹

  用于安全相关的管理控制，包括组件：

  • PAE(Port access entity): 端口实例，是对LAN 端口的协议抽象，是后续的身份认证等功能的主体对象

  • Authenticator：认证网关，一般位于AP的的一个端口，是用于管理认证请求的PAE

  • supplicant：认证请求者，一般位于client的一个端口

  • Authentication server：认证管理服务器，认证网关向其转发认证请求完成认证过程。

  

  一个典型802.1x框架如上

2.2 MAC&PHY layer

802.11主要的实现部分在这里，横跨了MAC和PHY两层，其中包含了具体的数据帧处理 以及如CSMA算法等部分

3. wlan linux软件层次架构

3.1 host driver/control plane

• nl80211

  用户态的wlan配置管理实现

• wpa_supplicant

  主要实现了802.1x并提供接口²

• cfg80211

  内核态的80211的控制api接口，用于提供802.11协议的大多数功能给外部,用于承接mac80211或者fullmac

• mac80211

  即 “soft mac” ,将mac层实现上移到host层，相对的将mac放在device层的实现称为 “fullMac” . ³

• wlan driver

  这里主要是连接host与device的各种总线协议的驱动，如usb、sdio、pci等，由于涉及帧格式的转换这里的驱动与普通usb等驱动又有所区别，更为复杂

3.2 device firmware/data plane

• 802.11 firmware

  实现具体的802.11协议的固件，一般与芯片绑定

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1. 802.1x protocol ↩︎

2. wpa/802.1x ↩︎

3. mac80211/fullmac ↩︎