WiFi連接簡單流程

WiFi連接流程與Debug方法

一、WiFi連接全流程與詳細日志解讀

WiFi連接是一個多階段、跨層次的復雜過程，涉及物理層、鏈路層、網絡層和應用層的多種協議協作。整個流程包括AP初始化、終端掃描、認證、關聯、四次握手、DHCP獲取IP、網絡可用與后續服務。

1. AP初始化與參數配置

AP（如智能設備、無線路由器）啟動時會進行一系列參數配置，包括SSID、信道、國家碼、頻段等。此階段決定了終端后續能否發現和連接到AP。例如，下面的日志片段展示了AP啟動時的參數配置過程：

[17:51:45.237] AP_SSID=AP_XXXXXX
[17:51:45.237] AP_CHANNEL=0
[17:51:45.237] dhd_priv: Version = 1.1
[17:51:45.237] argv: /usr/local/bcmdhd/dhd_priv country XX
[17:51:45.237] argv: /usr/local/bcmdhd/dhd_priv autochannel 1
[17:51:45.255] argv: /usr/local/bcmdhd/dhd_priv wl disable_5g_band 0x06

AP_SSID=AP_XXXXXX：設置AP的SSID（無線網絡名），SSID是終端掃描時看到的WiFi名稱。
AP_CHANNEL=0：初始信道為0，后續會自動選擇最優信道。信道決定了AP工作在哪個頻段，避免與其他AP沖突。
dhd_priv: Version = 1.1：無線驅動管理工具版本。
argv: ... country XX：設置國家碼，影響頻段和功率。不同國家對WiFi頻段有不同的法規要求。
autochannel、disable_5g_band等命令：動態調整信道和頻段，提升兼容性和性能。

2. AP信道選擇與啟動

AP在啟動時會掃描周圍環境，自動選擇干擾最小的信道，提升連接質量。例如：

[17:51:46.224] scan done or scan timeout (i.e, count > 12 (1.2s)) :: count :: 10
[17:51:46.228] argv: /usr/local/bcmdhd/dhd_priv autochannel 2
[17:51:46.228] best_2g_channel=0
[17:51:46.228] best_5g_channel=149
[17:51:46.228] AUTO 5G AP_CHANNEL=149

scan done or scan timeout：AP掃描周圍信道，避免與其他AP沖突。
autochannel相關命令：自動選擇干擾最小的信道。
best_2g_channel=0、best_5g_channel=149：2.4G無可用信道，5G選擇149信道。
AUTO 5G AP_CHANNEL=149：最終確定AP工作在5G的149信道。

3. AP服務進程與網絡棧初始化

AP啟動DHCP和DNS服務進程，為后續終端分配IP，并標記無線網絡上線：

[17:51:46.706] >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> start dnsmasq>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[17:51:47.548] WiFi is Online

start dnsmasq：啟動DHCP和DNS服務進程。
WiFi is Online：AP無線網絡已上線，準備接受終端連接。

4. 終端掃描與連接準備

AP側會記錄自身參數，終端側會通過wpa_supplicant等進程掃描并準備連接：

[17:51:49.106] <13> wifiApp[504]: [Device]<wifi start> wifi start success.
[17:51:49.314] <14> wifiApp[504]: get wifi mac: XX:XX:XX:XX:XX:XX
[17:51:49.314] <14> wifiApp[504]: get country code: XX
[17:51:49.314] <14> wifiApp[504]: get channel: 149
[17:51:49.315] <13> wifiApp[504]: get wifi ssid: AP_XXXXXX get wifi passwd: ********
[17:51:49.321] <14> wifiApp[504]: [WifiApp_Wifi_Open] SetWifiStatus = 1

[Device]<wifi start> wifi start success.：服務進程啟動成功。
get wifi mac: XX:XX:XX:XX:XX:XX：獲取本機無線MAC地址。
get wifi country: XX、get wifi channel: 149：確認國家碼和信道。
get wifi ssid: AP_XXXXXX get wifi passwd: ********：確認SSID和密碼。
SetWifiStatus = 1：設置WiFi狀態為可用。

5. 終端掃描（Scan）

終端（如手機、電腦）通過廣播/定向的Probe Request掃描周圍AP，AP回應Probe Response，終端收集SSID、BSSID、信號強度等信息。此過程通常在終端側日志中體現。

6. 認證（Authentication）

認證是WiFi連接的第一步安全校驗。終端向AP發起認證請求，AP響應。

開放認證（Open System）：終端發送認證請求，AP直接返回認證成功。適用于無加密或WEP加密的場景。
加密認證（如WPA2-PSK）：認證請求中包含加密算法信息，AP校驗終端是否支持相應加密方式。
認證過程的核心是確認終端是否有資格繼續后續連接。認證失敗會導致連接中斷，常見原因有密碼錯誤、AP限制、黑名單等。

7. 關聯（Association）

關聯是認證通過后，終端與AP建立鏈路層連接的過程。

終端發送Association Request，內容包括支持的數據速率、加密方式、能力信息等。
AP收到后，分配關聯ID（AID），返回Association Response，確認連接。
關聯成功后，終端和AP之間的鏈路層連接正式建立，可以進行數據幀的收發。
關聯失敗常見于AP資源耗盡、兼容性問題、信號弱等。

8. 四次握手（4-way Handshake）

四次握手是WPA/WPA2安全的核心，確保雙方擁有相同的密鑰，防止中間人攻擊。

第一步：AP發送ANonce（AP的隨機數）給終端。
第二步：終端生成SNonce（終端的隨機數），計算PTK（臨時密鑰），并發送SNonce和消息完整性碼（MIC）給AP。
第三步：AP收到SNonce后，計算PTK，生成組密鑰GTK，發送GTK和MIC給終端。
第四步：終端收到GTK后，確認無誤，回復確認消息，握手完成。
握手失敗常見于密碼錯誤、兼容性問題、驅動bug等。握手完成后，數據通信將被加密保護。

9. DHCP獲取IP

終端連接成功后，通過DHCP協議向AP請求分配IP地址。DHCP流程分為四步：

[17:51:50.123] dnsmasq-dhcp[467]: DHCPDISCOVER(wlan0) xx:xx:xx:xx:xx:xx
[17:51:50.124] dnsmasq-dhcp[467]: DHCPOFFER(wlan0) 192.168.42.10 xx:xx:xx:xx:xx:xx
[17:51:50.125] dnsmasq-dhcp[467]: DHCPREQUEST(wlan0) 192.168.42.10 xx:xx:xx:xx:xx:xx
[17:51:50.126] dnsmasq-dhcp[467]: DHCPACK(wlan0) 192.168.42.10 xx:xx:xx:xx:xx:xx

DHCPDISCOVER：終端廣播請求IP，chaddr為終端MAC。
DHCPOFFER：AP分配可用IP，yiaddr為分配的IP。
DHCPREQUEST：終端請求分配某個IP。
DHCPACK：AP確認分配，終端獲得IP。

DHCP DISCOVER 報文的 client mac address 必須和實際連接的 STA MAC 一致，否則會導致分配IP混亂。

10. 網絡可用與后續服務

終端獲得IP地址后，網絡連接完成，可以正常訪問AP的服務（如HTTP、RTSP等）。

[17:51:47.548] WiFi is Online
[17:51:49.106] <13> wifiApp[504]: [Device]<wifi start> wifi start success.
[17:51:49.315] <13> wifiApp[504]: get wifi ssid: AP_XXXXXX get wifi passwd: ********

WiFi is Online：AP無線網絡已上線，終端可訪問。
[Device]<wifi start> wifi start success.：服務進程啟動成功。
get wifi ssid: AP_XXXXXX get wifi passwd: ********：服務參數確認。

二、WiFi Debug通用方法與名詞解釋

1. Debug流程抽象

日志收集與分析
- 收集AP端（如嵌入式設備串口、系統日志）、終端側（如移動設備日志、wpa_supplicant debug log）和空口（抓包）日志。
- 關注連接流程中的關鍵日志：如連接/斷開事件、reason碼、控制器狀態、DHCP分配、EAPOL握手等。
- 對比各端日志的時間戳，定位異常發生的具體階段。
抓包與協議分析
- 使用抓包工具分析DHCP、EAPOL、ARP等協議交互。
- 檢查DHCP DISCOVER、OFFER、REQUEST、ACK等包的MAC地址、IP分配是否一致。
- 檢查四次握手（EAPOL）包是否完整、順序正確，MAC地址是否匹配。
復現與對比實驗
- 多輪復現問題，觀察是否為概率性、特定機型或特定場景下才出現。
- 對比不同終端、不同固件、不同品牌設備的表現，排查兼容性問題。
分層排查定位
- 先排查物理層/鏈路層（如信號、認證、關聯），再排查網絡層（如DHCP、IP分配），最后排查應用層（如APP行為）。
- 結合reason碼、控制器狀態、supplicant日志等，判斷是AP主動斷開還是終端主動斷開。
交叉驗證與佐證
- 結合多端日志、抓包、實驗結果，確認問題歸屬（終端、AP、協議實現、兼容性等）。
- 通過修改配置、升級固件、調整參數等手段驗證問題是否解決。