share/man/man9/ieee80211.9

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  22 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
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  25 .\"
  26 .\" $FreeBSD: src/share/man/man9/ieee80211.9,v 1.7 2010/03/29 17:39:38 trasz Exp $
  27 .\"
  28 .Dd April 28, 2010
  29 .Dt IEEE80211 9
  30 .Os
  31 .Sh NAME
  32 .Nm net80211
  33 .Nd 802.11 network layer
  34 .Sh SYNOPSIS
  35 .In netproto/802_11/ieee80211_var.h
  36 .Ft void
  37 .Fn ieee80211_ifattach "struct ieee80211com *ic" "const uint8_t macaddr[IEEE80211_ADDR_LEN]"
  38 .Ft void
  39 .Fn ieee80211_ifdetach "struct ieee80211com *ic"
  40 .Sh DESCRIPTION
  41 IEEE 802.11 device drivers are written to use the infrastructure provided
  42 by the
  43 .Nm
  44 software layer.
  45 This software provides a support framework for drivers that includes
  46 ifnet cloning, state management, and a user management API by which
  47 applications interact with 802.11 devices.
  48 Most drivers depend on the
  49 .Nm
  50 layer for protocol services but devices that off-load functionality
  51 may bypass the layer to connect directly to the device
  52 (e.g. the
  53 .Xr ndis 4
  54 emulation support does this).
  55 .Pp
  56 A
  57 .Nm
  58 device driver implements a virtual radio API that is exported to
  59 users through network interfaces (aka vaps) that are cloned from the
  60 underlying device.
  61 These interfaces have an operating mode
  62 (station, adhoc, hostap, wds, monitor, etc.)
  63 that is fixed for the lifetime of the interface.
  64 Devices that can support multiple concurrent interfaces allow
  65 multiple vaps to be cloned.
  66 This enables construction of interesting applications such as
  67 an AP vap and one or more WDS vaps
  68 or multiple AP vaps, each with a different security model.
  69 The
  70 .Nm
  71 layer virtualizes most 802.11 state
  72 and coordinates vap state changes including scheduling multiple vaps.
  73 State that is not virtualized includes the current channel and
  74 WME/WMM parameters.
  75 Protocol processing is typically handled entirely in the
  76 .Nm
  77 layer with drivers responsible purely for moving data between the host
  78 and device.
  79 Similarly,
  80 .Nm
  81 handles most
  82 .Xr ioctl 2
  83 requests without entering the driver;
  84 instead drivers are notified of state changes that
  85 require their involvement.
  86 .Pp
  87 The virtual radio interface defined by the
  88 .Nm
  89 layer means that drivers must be structured to follow specific rules.
  90 Drivers that support only a single interface at any time must still
  91 follow these rules.
  92 .Sh DATA STRUCTURES
  93 The virtual radio architecture splits state between a single per-device
  94 .Vt ieee80211com
  95 structure and one or more
  96 .Vt ieee80211vap
  97 structures.
  98 Drivers are expected to setup various shared state in these structures
  99 at device attach and during vap creation but otherwise should treat them
 100 as read-only.
 101 The
 102 .Vt ieee80211com
 103 structure is allocated by the
 104 .Nm
 105 layer as adjunct data to a device's
 106 .Vt ifnet ;
 107 it is accessed through the
 108 .Vt if_l2com
 109 structure member.
 110 The
 111 .Vt ieee80211vap
 112 structure is allocated by the driver in the
 113 .Dq vap create
 114 method
 115 and should be extended with any driver-private state.
 116 This technique of giving the driver control to allocate data structures
 117 is used for other
 118 .Nm
 119 data structures and should be exploited to maintain driver-private state
 120 together with public
 121 .Nm
 122 state.
 123 .Pp
 124 The other main data structures are the station, or node, table
 125 that tracks peers in the local BSS, and the channel table that defines
 126 the current set of available radio channels.
 127 Both tables are bound to the
 128 .Vt ieee80211com
 129 structure and shared by all vaps.
 130 Long-lasting references to a node are counted to guard against
 131 premature reclamation.
 132 In particular every packet sent/received holds a node reference
 133 (either explicitly for transmit or implicitly on receive).
 134 .Pp
 135 The
 136 .Vt ieee80211com
 137 and
 138 .Vt ieee80211vap
 139 structures also hold a collection of method pointers that drivers
 140 fill-in and/or override to take control of certain operations.
 141 These methods are the primary way drivers are bound to the
 142 .Nm
 143 layer and are described below.
 144 .Sh DRIVER ATTACH/DETACH
 145 Drivers attach to the
 146 .Nm
 147 layer with the
 148 .Fn ieee80211_ifattach
 149 function.
 150 The driver is expected to allocate and setup any device-private
 151 data structures before passing control.
 152 The
 153 .Vt ieee80211com
 154 structure must be pre-initialized with state required to setup the
 155 .Nm
 156 layer:
 157 .Bl -tag -width ic_channels
 158 .It Dv ic_ifp
 159 Backpointer to the physical device's ifnet.
 160 .It Dv ic_caps
 161 Device/driver capabilities; see below for a complete description.
 162 .It Dv ic_channels
 163 Table of channels the device is capable of operating on.
 164 This is initially provided by the driver but may be changed
 165 through calls that change the regulatory state.
 166 .It Dv ic_nchan
 167 Number of entries in
 168 .Dv ic_channels .
 169 .El
 170 .Pp
 171 On return from
 172 .Fn ieee80211_ifattach
 173 the driver is expected to override default callback functions in the
 174 .Vt ieee80211com
 175 structure to register it's private routines.
 176 Methods marked with a
 177 .Dq *
 178 must be provided by the driver.
 179 .Bl -tag -width ic_channels
 180 .It Dv ic_vap_create*
 181 Create a vap instance of the specified type (operating mode).
 182 Any fixed BSSID and/or MAC address is provided.
 183 Drivers that support multi-bssid operation may honor the requested BSSID
 184 or assign their own.
 185 .It Dv ic_vap_delete*
 186 Destroy a vap instance created with
 187 .Dv ic_vap_create .
 188 .It Dv ic_getradiocaps
 189 Return the list of calibrated channels for the radio.
 190 The default method returns the current list of channels
 191 (space permitting).
 192 .It Dv ic_setregdomain
 193 Process a request to change regulatory state.
 194 The routine may reject a request or constrain changes (e.g. reduce
 195 transmit power caps).
 196 The default method accepts all proposed changes.
 197 .It Dv ic_send_mgmt
 198 Send an 802.11 management frame.
 199 The default method fabricates the frame using
 200 .Nm
 201 state and passes it to the driver through the
 202 .Dv ic_raw_xmit
 203 method.
 204 .It Dv ic_raw_xmit
 205 Transmit a raw 802.11 frame.
 206 The default method drops the frame and generates a message on the console.
 207 .It Dv ic_updateslot
 208 Update hardware state after an 802.11 IFS slot time change,
 209 There is no default method; the pointer may be NULL in which case
 210 it will not be used.
 211 .It Dv ic_update_mcast
 212 Update hardware for a change in the multicast packet filter,
 213 The default method prints a console message.
 214 .It Dv ic_update_promisc
 215 Update hardware for a change in the promiscuous mode setting.
 216 The default method prints a console message.
 217 .It Dv ic_newassoc
 218 Update driver/device state for association to a new AP (in station mode)
 219 or when a new station associates (e.g. in AP mode).
 220 There is no default method; the pointer may be NULL in which case
 221 it will not be used.
 222 .It Dv ic_node_alloc
 223 Allocate and initialize a
 224 .Vt ieee80211_node
 225 structure.
 226 This method cannot sleep.
 227 The default method allocates zero'd memory using
 228 .Xr malloc 9 .
 229 Drivers should override this method to allocate extended storage
 230 for their own needs.
 231 Memory allocated by the driver must be tagged with
 232 .Dv M_80211_NODE
 233 to balance the memory allocation statistics.
 234 .It Dv ic_node_free
 235 Reclaim storage of a node allocated by
 236 .Dv ic_node_alloc  .
 237 Drivers are expected to
 238 .Em interpose
 239 their own method to cleanup private state but must call through
 240 this method to allow
 241 .Nm
 242 to reclaim it's private state.
 243 .It Dv ic_node_cleanup
 244 Cleanup state in a
 245 .Vt ieee80211_node
 246 created by
 247 .Dv ic_node_alloc .
 248 This operation is distinguished from
 249 .Dv ic_node_free
 250 in that it may be called long before the node is actually reclaimed
 251 to cleanup adjunct state.
 252 This can happen, for example, when a node must not be reclaimed
 253 due to references held by packets in the transmit queue.
 254 Drivers typically interpose
 255 .Dv ic_node_cleanup
 256 instead of
 257 .Dv ic_node_free .
 258 .It Dv ic_node_age
 259 Age, and potentially reclaim, resources associated with a node.
 260 The default method ages frames on the power-save queue (in AP mode)
 261 and pending frames in the receive reorder queues (for stations using A-MPDU).
 262 .It Dv ic_node_drain
 263 Reclaim all optional resources associated with a node.
 264 This call is used to free up resources when they are in short supply,
 265 .It Dv ic_node_getrssi
 266 Return the Receive Signal Strength Indication (RSSI) in .5 dBm units for
 267 the specified node.
 268 This interface returns a subset of the information
 269 returned by
 270 .Dv ic_node_getsignal ,
 271 The default method calculates a filtered average over the last ten
 272 samples passed in to
 273 .Xr ieee80211_input 9
 274 or
 275 .Xr ieee80211_input_all 9 .
 276 .It Dv ic_node_getsignal
 277 Return the RSSI and noise floor (in .5 dBm units) for a station.
 278 The default method calculates RSSI as described above;
 279 the noise floor returned is the last value supplied to
 280 .Xr ieee80211_input 9
 281 or
 282 .Xr ieee80211_input_all 9 .
 283 .It Dv ic_node_getmimoinfo
 284 Return MIMO radio state for a station in support of the
 285 .Dv IEEE80211_IOC_STA_INFO
 286 ioctl request.
 287 The default method returns nothing.
 288 .It Dv ic_scan_start*
 289 Prepare driver/hardware state for scanning.
 290 This callback is done in a sleepable context.
 291 .It Dv ic_scan_end*
 292 Restore driver/hardware state after scanning completes.
 293 This callback is done in a sleepable context.
 294 .It Dv ic_set_channel*
 295 Set the current radio channel using
 296 .Vt ic_curchan .
 297 This callback is done in a sleepable context.
 298 .It Dv ic_scan_curchan
 299 Start scanning on a channel.
 300 This method is called immediately after each channel change
 301 and must initiate the work to scan a channel and schedule a timer
 302 to advance to the next channel in the scan list.
 303 This callback is done in a sleepable context.
 304 The default method handles active scan work (e.g. sending ProbeRequest
 305 frames), and schedules a call to
 306 .Xr ieee80211_scan_next 9
 307 according to the maximum dwell time for the channel.
 308 Drivers that off-load scan work to firmware typically use this method
 309 to trigger per-channel scan activity.
 310 .It Dv ic_scan_mindwell
 311 Handle reaching the minimum dwell time on a channel when scanning.
 312 This event is triggered when one or more stations have been found on
 313 a channel and the minimum dwell time has been reached.
 314 This callback is done in a sleepable context.
 315 The default method signals the scan machinery to advance
 316 to the next channel as soon as possible.
 317 Drivers can use this method to preempt further work (e.g. if scanning
 318 is handled by firmware) or ignore the request to force maximum dwell time
 319 on a channel.
 320 .It Dv ic_recv_action
 321 Process a received Action frame.
 322 The default method points to
 323 .Fn ieee80211_recv_action
 324 which provides a mechanism for setting up handlers for each Action frame class.
 325 .It Dv ic_send_action
 326 Transmit an Action frame.
 327 The default method points to
 328 .Fn ieee80211_send_action
 329 which provides a mechanism for setting up handlers for each Action frame class.
 330 .It Dv ic_ampdu_enable
 331 Check if transmit A-MPDU should be enabled for the specified station and AC.
 332 The default method checks a per-AC traffic rate against a per-vap
 333 threshold to decide if A-MPDU should be enabled.
 334 This method also rate-limits ADDBA requests so that requests are not
 335 made too frequently when a receiver has limited resources.
 336 .It Dv ic_addba_request
 337 Request A-MPDU transmit aggregation.
 338 The default method sets up local state and issues an
 339 ADDBA Request Action frame.
 340 Drivers may interpose this method if they need to setup private state
 341 for handling transmit A-MPDU.
 342 .It Dv ic_addb_response
 343 Process a received ADDBA Response Action frame and setup resources as
 344 needed for doing transmit A-MPDU,
 345 .It Dv ic_addb_stop
 346 Shutdown an A-MPDU transmit stream for the specified station and AC.
 347 The default method reclaims local state after sending a DelBA Action frame.
 348 .It Dv ic_bar_response
 349 Process a response to a transmitted BAR control frame.
 350 .It Dv ic_ampdu_rx_start
 351 Prepare to receive A-MPDU data from the specified station for the TID.
 352 .It Dv ic_ampdu_rx_stop
 353 Terminate receipt of A-MPDU data from the specified station for the TID.
 354 .El
 355 .Pp
 356 Once the
 357 .Nm
 358 layer is attached to a driver there are two more steps typically done
 359 to complete the work:
 360 .Bl -enum
 361 .It
 362 Setup
 363 .Dq radiotap support
 364 for capturing raw 802.11 packets that pass through the device.
 365 This is done with a call to
 366 .Xr ieee80211_radiotap_attach 9 .
 367 .It
 368 Do any final device setup like enabling interrupts.
 369 .El
 370 .Pp
 371 State is torn down and reclaimed with a call to
 372 .Fn ieee80211_ifdetach .
 373 Note this call may result in multiple callbacks into the driver
 374 so it should be done before any critical driver state is reclaimed.
 375 On return from
 376 .Fn ieee80211_ifdetach
 377 all associated vaps and ifnet structures are reclaimed or inaccessible
 378 to user applications so it is safe to teardown driver state without
 379 worry about being re-entered.
 380 The driver is responsible for calling
 381 .Fn if_free
 382 on the ifnet it allocated for the physical device.
 383 .Sh DRIVER CAPABILITIES
 384 Driver/device capabilities are specified using several sets of flags
 385 in the
 386 .Vt ieee80211com
 387 structure.
 388 General capabilities are specified by
 389 .Vt ic_caps .
 390 Hardware cryptographic capabilities are specified by
 391 .Vt ic_cryptocaps .
 392 802.11n capabilities, if any, are specified by
 393 .Vt ic_htcaps .
 394 The
 395 .Nm
 396 layer propagates a subset of these capabilities to each vap through
 397 the equivalent fields:
 398 .Vt iv_caps ,
 399 .Vt iv_cryptocaps ,
 400 and
 401 .Vt iv_htcaps .
 402 The following general capabilities are defined:
 403 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 404 .It Dv IEEE80211_C_STA
 405 Device is capable of operating in station (aka Infrastructure) mode.
 406 .It Dv IEEE80211_C_8023ENCAP
 407 Device requires 802.3-encapsulated frames be passed for transmit.
 408 By default
 409 .Nm
 410 will encapsulate all outbound frames as 802.11 frames (without a PLCP header).
 411 .It Dv IEEE80211_C_FF
 412 Device supports Atheros Fast-Frames.
 413 .It Dv IEEE80211_C_TURBOP
 414 Device supports Atheros Dynamic Turbo mode.
 415 .It Dv IEEE80211_C_IBSS
 416 Device is capable of operating in adhoc/IBSS mode.
 417 .It Dv IEEE80211_C_PMGT
 418 Device supports dynamic power-management (aka power save) in station mode.
 419 .It Dv IEEE80211_C_HOSTAP
 420 Device is capable of operating as an Access Point in Infrastructure mode.
 421 .It Dv IEEE80211_C_AHDEMO
 422 Device is capable of operating in Adhoc Demo mode.
 423 In this mode the device is used purely to send/receive raw 802.11 frames.
 424 .It Dv IEEE80211_C_SWRETRY
 425 Device supports software retry of transmitted frames.
 426 .It Dv IEEE80211_C_TXPMGT
 427 Device support dynamic transmit power changes on transmitted frames;
 428 also known as Transmit Power Control (TPC).
 429 .It Dv IEEE80211_C_SHSLOT
 430 Device supports short slot time operation (for 802.11g).
 431 .It Dv IEEE80211_C_SHPREAMBLE
 432 Device supports short preamble operation (for 802.11g).
 433 .It Dv IEEE80211_C_MONITOR
 434 Device is capable of operating in monitor mode.
 435 .It Dv IEEE80211_C_DFS
 436 Device supports radar detection and/or DFS.
 437 DFS protocol support can be handled by
 438 .Nm
 439 but the device must be capable of detecting radar events.
 440 .It Dv IEEE80211_C_MBSS
 441 Device is capable of operating in MeshBSS (MBSS) mode
 442 (as defined by 802.11s Draft 3.0).
 443 .It Dv IEEE80211_C_WPA1
 444 Device supports WPA1 operation.
 445 .It Dv IEEE80211_C_WPA2
 446 Device supports WPA2/802.11i operation.
 447 .It Dv IEEE80211_C_BURST
 448 Device supports frame bursting.
 449 .It Dv IEEE80211_C_WME
 450 Device supports WME/WMM operation
 451 (at the moment this is mostly support for sending and receiving
 452 QoS frames with EDCF).
 453 .It Dv IEEE80211_C_WDS
 454 Device supports transmit/receive of 4-address frames.
 455 .It Dv IEEE80211_C_BGSCAN
 456 Device supports background scanning.
 457 .It Dv IEEE80211_C_TXFRAG
 458 Device supports transmit of fragmented 802.11 frames.
 459 .It Dv IEEE80211_C_TDMA
 460 Device is capable of operating in TDMA mode.
 461 .El
 462 .Pp
 463 The follow general crypto capabilities are defined.
 464 In general
 465 .Nm
 466 will fall-back to software support when a device is not capable
 467 of hardware acceleration of a cipher.
 468 This can be done on a per-key basis.
 469 .Nm
 470 can also handle software
 471 .Dv Michael
 472 calculation combined with hardware
 473 .Dv AES
 474 acceleration.
 475 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 476 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_WEP
 477 Device supports hardware WEP cipher.
 478 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_TKIP
 479 Device supports hardware TKIP cipher.
 480 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_AES_OCB
 481 Device supports hardware AES-OCB cipher.
 482 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_AES_CCM
 483 Device supports hardware AES-CCM cipher.
 484 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_TKIPMIC
 485 Device supports hardware Michael for use with TKIP.
 486 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_CKIP
 487 Devices supports hardware CKIP cipher.
 488 .El
 489 .Pp
 490 The follow general 802.11n capabilities are defined.
 491 The first capabilities are defined exactly as they appear in the
 492 802.11n specification.
 493 Capabilities beginning with IEEE80211_HTC_AMPDU are used soley by the
 494 .Nm
 495 layer.
 496 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 497 .It Dv IEEE80211_HTCAP_CHWIDTH40
 498 Device supports 20/40 channel width operation.
 499 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SMPS_DYNAMIC
 500 Device supports dynamic SM power save operation.
 501 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SMPS_ENA
 502 Device supports static SM power save operation.
 503 .It Dv IEEE80211_HTCAP_GREENFIELD
 504 Device supports Greenfield preamble.
 505 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SHORTGI20
 506 Device supports Short Guard Interval on 20MHz channels.
 507 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SHORTGI40
 508 Device supports Short Guard Interval on 40MHz channels.
 509 .It Dv IEEE80211_HTCAP_TXSTBC
 510 Device supports Space Time Block Convolution (STBC) for transmit.
 511 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_1STREAM
 512 Device supports 1 spatial stream for STBC receive.
 513 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_2STREAM
 514 Device supports 1-2 spatial streams for STBC receive.
 515 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_3STREAM
 516 Device supports 1-3 spatial streams for STBC receive.
 517 .It Dv IEEE80211_HTCAP_MAXAMSDU_7935
 518 Device supports A-MSDU frames up to 7935 octets.
 519 .It Dv IEEE80211_HTCAP_MAXAMSDU_3839
 520 Device supports A-MSDU frames up to 3839 octets.
 521 .It Dv IEEE80211_HTCAP_DSSSCCK40
 522 Device supports use of DSSS/CCK on 40MHz channels.
 523 .It Dv IEEE80211_HTCAP_PSMP
 524 Device supports PSMP.
 525 .It Dv IEEE80211_HTCAP_40INTOLERANT
 526 Device is intolerant of 40MHz wide channel use.
 527 .It Dv IEEE80211_HTCAP_LSIGTXOPPROT
 528 Device supports L-SIG TXOP protection.
 529 .It Dv IEEE80211_HTC_AMPDU
 530 Device supports A-MPDU aggregation.
 531 Note that any 802.11n compliant device must support A-MPDU receive
 532 so this implicitly means support for
 533 .Em transmit
 534 of A-MPDU frames.
 535 .It Dv IEEE80211_HTC_AMSDU
 536 Device supports A-MSDU aggregation.
 537 Note that any 802.11n compliant device must support A-MSDU receive
 538 so this implicitly means support for
 539 .Em transmit
 540 of A-MSDU frames.
 541 .It Dv IEEE80211_HTC_HT
 542 Device supports High Throughput (HT) operation.
 543 This capability must be set to enable 802.11n functionality
 544 in
 545 .Nm .
 546 .It Dv IEEE80211_HTC_SMPS
 547 Device supports MIMO Power Save operation.
 548 .It Dv IEEE80211_HTC_RIFS
 549 Device supports Reduced Inter Frame Spacing (RIFS).
 550 .El
 551 .Sh SEE ALSO
 552 .Xr ioctl 2 ,
 553 .\".Xr ndis 4 ,
 554 .Xr ieee80211_amrr 9 ,
 555 .Xr ieee80211_beacon 9 ,
 556 .Xr ieee80211_bmiss 9 ,
 557 .Xr ieee80211_crypto 9 ,
 558 .Xr ieee80211_ddb 9 ,
 559 .Xr ieee80211_input 9 ,
 560 .Xr ieee80211_node 9 ,
 561 .Xr ieee80211_output 9 ,
 562 .Xr ieee80211_proto 9 ,
 563 .Xr ieee80211_radiotap 9 ,
 564 .Xr ieee80211_regdomain 9 ,
 565 .Xr ieee80211_scan 9 ,
 566 .Xr ieee80211_vap 9 ,
 567 .Xr ifnet 9 ,
 568 .Xr malloc 9