WiFi连接流程与Debug方法

一、WiFi连接全流程与详细日志解读

WiFi连接是一个多阶段、跨层次的复杂过程，涉及物理层、链路层、网络层和应用层的多种协议协作。整个流程包括AP初始化、终端扫描、认证、关联、四次握手、DHCP获取IP、网络可用与后续服务。

1. AP初始化与参数配置

AP（如智能设备、无线路由器）启动时会进行一系列参数配置，包括SSID、信道、国家码、频段等。此阶段决定了终端后续能否发现和连接到AP。例如，下面的日志片段展示了AP启动时的参数配置过程：

[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：设置AP的SSID（无线网络名），SSID是终端扫描时看到的WiFi名称。
AP_CHANNEL=0：初始信道为0，后续会自动选择最优信道。信道决定了AP工作在哪个频段，避免与其他AP冲突。
dhd_priv: Version = 1.1：无线驱动管理工具版本。
argv: ... country XX：设置国家码，影响频段和功率。不同国家对WiFi频段有不同的法规要求。
autochannel、disable_5g_band等命令：动态调整信道和频段，提升兼容性和性能。

2. AP信道选择与启动

AP在启动时会扫描周围环境，自动选择干扰最小的信道，提升连接质量。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扫描周围信道，避免与其他AP冲突。
autochannel相关命令：自动选择干扰最小的信道。
best_2g_channel=0、best_5g_channel=149：2.4G无可用信道，5G选择149信道。
AUTO 5G AP_CHANNEL=149：最终确定AP工作在5G的149信道。

3. AP服务进程与网络栈初始化

AP启动DHCP和DNS服务进程，为后续终端分配IP，并标记无线网络上线：

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

start dnsmasq：启动DHCP和DNS服务进程。
WiFi is Online：AP无线网络已上线，准备接受终端连接。

4. 终端扫描与连接准备

AP侧会记录自身参数，终端侧会通过wpa_supplicant等进程扫描并准备连接：

[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.：服务进程启动成功。
get wifi mac: XX:XX:XX:XX:XX:XX：获取本机无线MAC地址。
get wifi country: XX、get wifi channel: 149：确认国家码和信道。
get wifi ssid: AP_XXXXXX get wifi passwd: ********：确认SSID和密码。
SetWifiStatus = 1：设置WiFi状态为可用。

5. 终端扫描（Scan）

终端（如手机、电脑）通过广播/定向的Probe Request扫描周围AP，AP回应Probe Response，终端收集SSID、BSSID、信号强度等信息。此过程通常在终端侧日志中体现。

6. 认证（Authentication）

认证是WiFi连接的第一步安全校验。终端向AP发起认证请求，AP响应。

开放认证（Open System）：终端发送认证请求，AP直接返回认证成功。适用于无加密或WEP加密的场景。
加密认证（如WPA2-PSK）：认证请求中包含加密算法信息，AP校验终端是否支持相应加密方式。
认证过程的核心是确认终端是否有资格继续后续连接。认证失败会导致连接中断，常见原因有密码错误、AP限制、黑名单等。

7. 关联（Association）

关联是认证通过后，终端与AP建立链路层连接的过程。

终端发送Association Request，内容包括支持的数据速率、加密方式、能力信息等。
AP收到后，分配关联ID（AID），返回Association Response，确认连接。
关联成功后，终端和AP之间的链路层连接正式建立，可以进行数据帧的收发。
关联失败常见于AP资源耗尽、兼容性问题、信号弱等。

8. 四次握手（4-way Handshake）

四次握手是WPA/WPA2安全的核心，确保双方拥有相同的密钥，防止中间人攻击。

第一步：AP发送ANonce（AP的随机数）给终端。
第二步：终端生成SNonce（终端的随机数），计算PTK（临时密钥），并发送SNonce和消息完整性码（MIC）给AP。
第三步：AP收到SNonce后，计算PTK，生成组密钥GTK，发送GTK和MIC给终端。
第四步：终端收到GTK后，确认无误，回复确认消息，握手完成。
握手失败常见于密码错误、兼容性问题、驱动bug等。握手完成后，数据通信将被加密保护。

9. DHCP获取IP

终端连接成功后，通过DHCP协议向AP请求分配IP地址。DHCP流程分为四步：

[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：终端广播请求IP，chaddr为终端MAC。
DHCPOFFER：AP分配可用IP，yiaddr为分配的IP。
DHCPREQUEST：终端请求分配某个IP。
DHCPACK：AP确认分配，终端获得IP。

DHCP DISCOVER 报文的 client mac address 必须和实际连接的 STA MAC 一致，否则会导致分配IP混乱。

10. 网络可用与后续服务

终端获得IP地址后，网络连接完成，可以正常访问AP的服务（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无线网络已上线，终端可访问。
[Device]<wifi start> wifi start success.：服务进程启动成功。
get wifi ssid: AP_XXXXXX get wifi passwd: ********：服务参数确认。

二、WiFi Debug通用方法与名词解释

1. Debug流程抽象

日志收集与分析
- 收集AP端（如嵌入式设备串口、系统日志）、终端侧（如移动设备日志、wpa_supplicant debug log）和空口（抓包）日志。
- 关注连接流程中的关键日志：如连接/断开事件、reason码、控制器状态、DHCP分配、EAPOL握手等。
- 对比各端日志的时间戳，定位异常发生的具体阶段。
抓包与协议分析
- 使用抓包工具分析DHCP、EAPOL、ARP等协议交互。
- 检查DHCP DISCOVER、OFFER、REQUEST、ACK等包的MAC地址、IP分配是否一致。
- 检查四次握手（EAPOL）包是否完整、顺序正确，MAC地址是否匹配。
复现与对比实验
- 多轮复现问题，观察是否为概率性、特定机型或特定场景下才出现。
- 对比不同终端、不同固件、不同品牌设备的表现，排查兼容性问题。
分层排查定位
- 先排查物理层/链路层（如信号、认证、关联），再排查网络层（如DHCP、IP分配），最后排查应用层（如APP行为）。
- 结合reason码、控制器状态、supplicant日志等，判断是AP主动断开还是终端主动断开。
交叉验证与佐证
- 结合多端日志、抓包、实验结果，确认问题归属（终端、AP、协议实现、兼容性等）。
- 通过修改配置、升级固件、调整参数等手段验证问题是否解决。