上一章说到了Linux内核网络子系统中beacon帧是如何产生与发送的。下面我们来看一看beacon帧是如何接收并提取信息的。
void ieee80211_rx(struct ieee80211_hw *hw, struct sk_buff *skb)
这就是beacon帧接收和帧信息提取的整个过程。
Linux内核是通过中断来对接收到的数据进行响应的。当硬件检测到有接收数据的时候，产生一个中断，中断触发下半部的tasklet机制，在802.11协议栈这里会调用ieee80211_tasklet_handler()函数。我们来看一看函数体：
static void ieee80211_tasklet_handler(unsigned long data)
{
struct ieee80211_local *local = (struct ieee80211_local *) data;
struct sk_buff *skb;
while ((skb = skb_dequeue(&local->skb_queue)) ||
(skb = skb_dequeue(&local->skb_queue_unreliable))) {
switch (skb->pkt_type) {
case IEEE80211_RX_MSG:
/* Clear skb->pkt_type in order to not confuse kernel
* netstack. */
skb->pkt_type = 0;
ieee80211_rx(&local->hw, skb);
break;
case IEEE80211_TX_STATUS_MSG:
...
default:
...
}
}
}
系统收到数据时会开辟一个sk_buff缓存空间进行数据的存储，ieee80211_tasklet_handler()触发后对sk_buff中存储的数据帧进行判断，如果是接收来的数据（MPDU），则进入ieee80211_rx()函数：void ieee80211_rx(struct ieee80211_hw *hw, struct sk_buff *skb)
{
struct ieee80211_local *local = hw_to_local(hw);
struct ieee80211_rate *rate = NULL;
struct ieee80211_supported_band *sband;
struct ieee80211_rx_status *status = IEEE80211_SKB_RXCB(skb);
...
__ieee80211_rx_handle_packet(hw, skb);
rcu_read_unlock();
return;
drop:
kfree_skb(skb);
}
EXPORT_SYMBOL(ieee80211_rx);
下面我们进入ieee80211_scan_rx()函数看看帧信息是如何被扫描和提取出来的（具体细节请看注释）：void ieee80211_scan_rx(struct ieee80211_local *local, struct sk_buff *skb)
{
struct ieee80211_rx_status *rx_status = IEEE80211_SKB_RXCB(skb);
struct ieee80211_sub_if_data *sdata1, *sdata2;
struct ieee80211_mgmt *mgmt = (void *)skb->data; /*接收到的beacon帧的具体信息存储在sk_buff的data成员变量里，data是一个char型指针，指向具体的数据区域，这里用ieee80211_mgmt结构体将data中的前面一部分信息提取出来，分别放入ieee80211_mgmt的各个成员分量中，包括MAC头、固有字段以及可选字段的起始地址*/
struct ieee80211_bss *bss;
u8 *elements;
struct ieee80211_channel *channel;
size_t baselen;
struct ieee802_11_elems elems;
if (skb->len < 24 ||
(!ieee80211_is_probe_resp(mgmt->frame_control) &&
!ieee80211_is_beacon(mgmt->frame_control)))
return;
sdata1 = rcu_dereference(local->scan_sdata);
sdata2 = rcu_dereference(local->sched_scan_sdata);
if (likely(!sdata1 && !sdata2))
return;
if (ieee80211_is_probe_resp(mgmt->frame_control)) {
/* ignore ProbeResp to foreign address */
if ((!sdata1 || !ether_addr_equal(mgmt->da, sdata1->vif.addr)) &&
(!sdata2 || !ether_addr_equal(mgmt->da, sdata2->vif.addr)))
return;
elements = mgmt->u.probe_resp.variable;
baselen = offsetof(struct ieee80211_mgmt, u.probe_resp.variable);
} else {
baselen = offsetof(struct ieee80211_mgmt, u.beacon.variable); /*beacon帧分为MAC头部、固有字段（也称强制字段）和可选字段，这里将可选字段的起始地址取出来赋给elements指针，用于可选字段信息的提取*/
elements = mgmt->u.beacon.variable;
}
if (baselen > skb->len)
return;
ieee802_11_parse_elems(elements, skb->len - baselen, false, &elems); /*进入可选字段提取信息，由于我们是要在beacon帧中添加信息，而添加信息只能在可选字段进行，因此需要重点关注这个函数*/
...
}
ieee80211_rx()函数再调用__ieee80211_rx_handle_packet()，__ieee80211_rx_handle_packet()是接收帧的处理函数，会对帧类型进行判断，如果检测出该帧是beacon帧（或sta主动扫描后从AP端返回的响应帧），则进入ieee80211_scan_rx()函数对帧信息进行扫描。
static void __ieee80211_rx_handle_packet(struct ieee80211_hw *hw,
struct sk_buff *skb)
{
struct ieee80211_local *local = hw_to_local(hw);
struct ieee80211_sub_if_data *sdata;
struct ieee80211_hdr *hdr;
__le16 fc;
struct ieee80211_rx_data rx;
struct ieee80211_sub_if_data *prev;
struct sta_info *sta, *tmp, *prev_sta;
int err = 0;
...
hdr = (struct ieee80211_hdr *)skb->data;
ieee80211_parse_qos(&rx);
ieee80211_verify_alignment(&rx);
if (unlikely(ieee80211_is_probe_resp(hdr->frame_control) ||
ieee80211_is_beacon(hdr->frame_control)))
{
ieee80211_scan_rx(local, skb); /*扫描帧信息*/
}
if (ieee80211_is_data(fc)) {
...
}
...
out:
dev_kfree_skb(skb);
}
接收到的beacon帧的具体信息存储在sk_buff的data成员变量里，data是一个char型指针，指向具体的数据区域。函数首先用ieee80211_mgmt结构体将data中的前面一部分信息提取出来，分别放入ieee80211_mgmt的各个成员分量中，包括MAC头、固有字段以及可选字段的起始地址。进而将可选字段的起始地址取出来赋给elements指针，用于可选字段信息的提取。然后进入可选字段提取信息，由于我们是要在beacon帧中添加信息，而添加信息只能在可选字段进行，因此需要重点关注这个函数。下面就来看看函数ieee802_11_parse_elems()：
static inline void ieee802_11_parse_elems(const u8 *start, size_t len,
bool action,
struct ieee802_11_elems *elems)
{
ieee802_11_parse_elems_crc(start, len, action, elems, 0, 0);
}
ieee802_11_parse_elems_crc()函数直接被调用：
u32 ieee802_11_parse_elems_crc(const u8 *start, size_t len, bool action,
struct ieee802_11_elems *elems,
u64 filter, u32 crc)
{
size_t left = len;
const u8 *pos = start;
bool calc_crc = filter != 0;
DECLARE_BITMAP(seen_elems, 256);
const u8 *ie;
bitmap_zero(seen_elems, 256);
memset(elems, 0, sizeof(*elems));
elems->ie_start = start;
elems->total_len = len;
while (left >= 2) {
u8 id, elen;
bool elem_parse_failed;
id = *pos++;
elen = *pos++;
left -= 2;
if (elen > left) {
elems->parse_error = true;
break;
}
switch (id) {
case WLAN_EID_SSID:
case WLAN_EID_SUPP_RATES:
case WLAN_EID_FH_PARAMS:
case WLAN_EID_DS_PARAMS:
case WLAN_EID_CF_PARAMS:
case WLAN_EID_TIM:
...
case WLAN_EID_SECONDARY_CHANNEL_OFFSET:
case WLAN_EID_WIDE_BW_CHANNEL_SWITCH:
/*
* not listing WLAN_EID_CHANNEL_SWITCH_WRAPPER -- it seems possible
* that if the content gets bigger it might be needed more than once
*/
if (test_bit(id, seen_elems)) {
elems->parse_error = true;
left -= elen;
pos += elen;
continue;
}
break;
}
if (calc_crc && id < 64 && (filter & (1ULL << id)))
crc = crc32_be(crc, pos - 2, elen + 2);
elem_parse_failed = false;
switch (id) {
case WLAN_EID_SSID:
elems->ssid = pos;
elems->ssid_len = elen;
break;
...
case WLAN_EID_TIMEOUT_INTERVAL:
if (elen >= sizeof(struct ieee80211_timeout_interval_ie))
elems->timeout_int = (void *)pos;
else
elem_parse_failed = true;
break;
default:
break;
}
if (elem_parse_failed)
elems->parse_error = true;
else
__set_bit(id, seen_elems);
left -= elen;
pos += elen;
}
if (left != 0)
elems->parse_error = true;
return crc;
} 从函数中可以看出，系统获取了指向可选字段区域的指针以后，通过指针偏移的方法来读取元素标识符（Element ID）和字段长度（Length），然后读取字段内容，获取了一个字段的信息以后再将指针移到下一个字段的开头处（Element ID处）进行信息的读取。这就是beacon帧接收和帧信息提取的整个过程。
写到这里，我们大致可以总结出两种信息读取的方法：
1）第一个方法是使用结构体从数据区域直接取数据，该方法可以快速的提取出位于数据区域前列的MAC头和强制字段，并将其分别放入结构体内对应的数据成员中。该方法提取数据较为迅速方便，但欠缺灵活性，因此用在固定字段的读取上（数据结构可以固定）。
2）可选字段的字段种类和长度都是不固定的，不能用结构体从数据区域直接读取，因此需要用到第二种方法：指针偏移。通过指针偏移将指针指向的数据区域的信息读取出来。虽然较为繁琐，但灵活性较高，适用于可选字段区域。
未完待续
