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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  24 .\" SUCH DAMAGE.
  25 .\"
  26 .\" $FreeBSD: src/share/man/man9/ieee80211.9,v 1.7 2010/03/29 17:39:38 trasz Exp $
  27 .\"
  28 .Dd May 10, 2011
  29 .Dt IEEE80211 9
  30 .Os
  31 .Sh NAME
  32 .Nm net80211
  33 .Nd 802.11 network layer
  34 .Sh SYNOPSIS
  35 .In net/if.h
  36 .In net/if_media.h
  37 .In netproto/802_11/ieee80211_var.h
  38 .Ft void
  39 .Fn ieee80211_ifattach "struct ieee80211com *ic" "const uint8_t macaddr[IEEE80211_ADDR_LEN]"
  40 .Ft void
  41 .Fn ieee80211_ifdetach "struct ieee80211com *ic"
  42 .Sh DESCRIPTION
  43 IEEE 802.11 device drivers are written to use the infrastructure provided
  44 by the
  45 .Nm
  46 software layer.
  47 This software provides a support framework for drivers that includes
  48 ifnet cloning, state management, and a user management API by which
  49 applications interact with 802.11 devices.
  50 Most drivers depend on the
  51 .Nm
  52 layer for protocol services but devices that off-load functionality
  53 may bypass the layer to connect directly to the device
  54 (e.g. the
  55 .Xr ndis 4
  56 emulation support does this).
  57 .Pp
  58 A
  59 .Nm
  60 device driver implements a virtual radio API that is exported to
  61 users through network interfaces (aka vaps) that are cloned from the
  62 underlying device.
  63 These interfaces have an operating mode
  64 (station, adhoc, hostap, wds, monitor, etc.)
  65 that is fixed for the lifetime of the interface.
  66 Devices that can support multiple concurrent interfaces allow
  67 multiple vaps to be cloned.
  68 This enables construction of interesting applications such as
  69 an AP vap and one or more WDS vaps
  70 or multiple AP vaps, each with a different security model.
  71 The
  72 .Nm
  73 layer virtualizes most 802.11 state
  74 and coordinates vap state changes including scheduling multiple vaps.
  75 State that is not virtualized includes the current channel and
  76 WME/WMM parameters.
  77 Protocol processing is typically handled entirely in the
  78 .Nm
  79 layer with drivers responsible purely for moving data between the host
  80 and device.
  81 Similarly,
  82 .Nm
  83 handles most
  84 .Xr ioctl 2
  85 requests without entering the driver;
  86 instead drivers are notified of state changes that
  87 require their involvement.
  88 .Pp
  89 The virtual radio interface defined by the
  90 .Nm
  91 layer means that drivers must be structured to follow specific rules.
  92 Drivers that support only a single interface at any time must still
  93 follow these rules.
  94 .Sh DATA STRUCTURES
  95 The virtual radio architecture splits state between a single per-device
  96 .Vt ieee80211com
  97 structure and one or more
  98 .Vt ieee80211vap
  99 structures.
 100 Drivers are expected to setup various shared state in these structures
 101 at device attach and during vap creation but otherwise should treat them
 102 as read-only.
 103 The
 104 .Vt ieee80211com
 105 structure is allocated by the
 106 .Nm
 107 layer as adjunct data to a device's
 108 .Vt ifnet ;
 109 it is accessed through the
 110 .Vt if_l2com
 111 structure member.
 112 The
 113 .Vt ieee80211vap
 114 structure is allocated by the driver in the
 115 .Dq vap create
 116 method
 117 and should be extended with any driver-private state.
 118 This technique of giving the driver control to allocate data structures
 119 is used for other
 120 .Nm
 121 data structures and should be exploited to maintain driver-private state
 122 together with public
 123 .Nm
 124 state.
 125 .Pp
 126 The other main data structures are the station, or node, table
 127 that tracks peers in the local BSS, and the channel table that defines
 128 the current set of available radio channels.
 129 Both tables are bound to the
 130 .Vt ieee80211com
 131 structure and shared by all vaps.
 132 Long-lasting references to a node are counted to guard against
 133 premature reclamation.
 134 In particular every packet sent/received holds a node reference
 135 (either explicitly for transmit or implicitly on receive).
 136 .Pp
 137 The
 138 .Vt ieee80211com
 139 and
 140 .Vt ieee80211vap
 141 structures also hold a collection of method pointers that drivers
 142 fill-in and/or override to take control of certain operations.
 143 These methods are the primary way drivers are bound to the
 144 .Nm
 145 layer and are described below.
 146 .Sh DRIVER ATTACH/DETACH
 147 Drivers attach to the
 148 .Nm
 149 layer with the
 150 .Fn ieee80211_ifattach
 151 function.
 152 The driver is expected to allocate and setup any device-private
 153 data structures before passing control.
 154 The
 155 .Vt ieee80211com
 156 structure must be pre-initialized with state required to setup the
 157 .Nm
 158 layer:
 159 .Bl -tag -width ic_channels
 160 .It Dv ic_ifp
 161 Backpointer to the physical device's ifnet.
 162 .It Dv ic_caps
 163 Device/driver capabilities; see below for a complete description.
 164 .It Dv ic_channels
 165 Table of channels the device is capable of operating on.
 166 This is initially provided by the driver but may be changed
 167 through calls that change the regulatory state.
 168 .It Dv ic_nchan
 169 Number of entries in
 170 .Dv ic_channels .
 171 .El
 172 .Pp
 173 On return from
 174 .Fn ieee80211_ifattach
 175 the driver is expected to override default callback functions in the
 176 .Vt ieee80211com
 177 structure to register it's private routines.
 178 Methods marked with a
 179 .Dq *
 180 must be provided by the driver.
 181 .Bl -tag -width ic_channels
 182 .It Dv ic_vap_create*
 183 Create a vap instance of the specified type (operating mode).
 184 Any fixed BSSID and/or MAC address is provided.
 185 Drivers that support multi-bssid operation may honor the requested BSSID
 186 or assign their own.
 187 .It Dv ic_vap_delete*
 188 Destroy a vap instance created with
 189 .Dv ic_vap_create .
 190 .It Dv ic_getradiocaps
 191 Return the list of calibrated channels for the radio.
 192 The default method returns the current list of channels
 193 (space permitting).
 194 .It Dv ic_setregdomain
 195 Process a request to change regulatory state.
 196 The routine may reject a request or constrain changes (e.g. reduce
 197 transmit power caps).
 198 The default method accepts all proposed changes.
 199 .It Dv ic_send_mgmt
 200 Send an 802.11 management frame.
 201 The default method fabricates the frame using
 202 .Nm
 203 state and passes it to the driver through the
 204 .Dv ic_raw_xmit
 205 method.
 206 .It Dv ic_raw_xmit
 207 Transmit a raw 802.11 frame.
 208 The default method drops the frame and generates a message on the console.
 209 .It Dv ic_updateslot
 210 Update hardware state after an 802.11 IFS slot time change,
 211 There is no default method; the pointer may be NULL in which case
 212 it will not be used.
 213 .It Dv ic_update_mcast
 214 Update hardware for a change in the multicast packet filter,
 215 The default method prints a console message.
 216 .It Dv ic_update_promisc
 217 Update hardware for a change in the promiscuous mode setting.
 218 The default method prints a console message.
 219 .It Dv ic_newassoc
 220 Update driver/device state for association to a new AP (in station mode)
 221 or when a new station associates (e.g. in AP mode).
 222 There is no default method; the pointer may be NULL in which case
 223 it will not be used.
 224 .It Dv ic_node_alloc
 225 Allocate and initialize a
 226 .Vt ieee80211_node
 227 structure.
 228 This method cannot sleep.
 229 The default method allocates zero'd memory using
 230 .Xr kmalloc 9 .
 231 Drivers should override this method to allocate extended storage
 232 for their own needs.
 233 Memory allocated by the driver must be tagged with
 234 .Dv M_80211_NODE
 235 to balance the memory allocation statistics.
 236 .It Dv ic_node_free
 237 Reclaim storage of a node allocated by
 238 .Dv ic_node_alloc  .
 239 Drivers are expected to
 240 .Em interpose
 241 their own method to cleanup private state but must call through
 242 this method to allow
 243 .Nm
 244 to reclaim it's private state.
 245 .It Dv ic_node_cleanup
 246 Cleanup state in a
 247 .Vt ieee80211_node
 248 created by
 249 .Dv ic_node_alloc .
 250 This operation is distinguished from
 251 .Dv ic_node_free
 252 in that it may be called long before the node is actually reclaimed
 253 to cleanup adjunct state.
 254 This can happen, for example, when a node must not be reclaimed
 255 due to references held by packets in the transmit queue.
 256 Drivers typically interpose
 257 .Dv ic_node_cleanup
 258 instead of
 259 .Dv ic_node_free .
 260 .It Dv ic_node_age
 261 Age, and potentially reclaim, resources associated with a node.
 262 The default method ages frames on the power-save queue (in AP mode)
 263 and pending frames in the receive reorder queues (for stations using A-MPDU).
 264 .It Dv ic_node_drain
 265 Reclaim all optional resources associated with a node.
 266 This call is used to free up resources when they are in short supply,
 267 .It Dv ic_node_getrssi
 268 Return the Receive Signal Strength Indication (RSSI) in .5 dBm units for
 269 the specified node.
 270 This interface returns a subset of the information
 271 returned by
 272 .Dv ic_node_getsignal ,
 273 The default method calculates a filtered average over the last ten
 274 samples passed in to
 275 .Xr ieee80211_input 9
 276 or
 277 .Xr ieee80211_input_all 9 .
 278 .It Dv ic_node_getsignal
 279 Return the RSSI and noise floor (in .5 dBm units) for a station.
 280 The default method calculates RSSI as described above;
 281 the noise floor returned is the last value supplied to
 282 .Xr ieee80211_input 9
 283 or
 284 .Xr ieee80211_input_all 9 .
 285 .It Dv ic_node_getmimoinfo
 286 Return MIMO radio state for a station in support of the
 287 .Dv IEEE80211_IOC_STA_INFO
 288 ioctl request.
 289 The default method returns nothing.
 290 .It Dv ic_scan_start*
 291 Prepare driver/hardware state for scanning.
 292 This callback is done in a sleepable context.
 293 .It Dv ic_scan_end*
 294 Restore driver/hardware state after scanning completes.
 295 This callback is done in a sleepable context.
 296 .It Dv ic_set_channel*
 297 Set the current radio channel using
 298 .Vt ic_curchan .
 299 This callback is done in a sleepable context.
 300 .It Dv ic_scan_curchan
 301 Start scanning on a channel.
 302 This method is called immediately after each channel change
 303 and must initiate the work to scan a channel and schedule a timer
 304 to advance to the next channel in the scan list.
 305 This callback is done in a sleepable context.
 306 The default method handles active scan work (e.g. sending ProbeRequest
 307 frames), and schedules a call to
 308 .Xr ieee80211_scan_next 9
 309 according to the maximum dwell time for the channel.
 310 Drivers that off-load scan work to firmware typically use this method
 311 to trigger per-channel scan activity.
 312 .It Dv ic_scan_mindwell
 313 Handle reaching the minimum dwell time on a channel when scanning.
 314 This event is triggered when one or more stations have been found on
 315 a channel and the minimum dwell time has been reached.
 316 This callback is done in a sleepable context.
 317 The default method signals the scan machinery to advance
 318 to the next channel as soon as possible.
 319 Drivers can use this method to preempt further work (e.g. if scanning
 320 is handled by firmware) or ignore the request to force maximum dwell time
 321 on a channel.
 322 .It Dv ic_recv_action
 323 Process a received Action frame.
 324 The default method points to
 325 .Fn ieee80211_recv_action
 326 which provides a mechanism for setting up handlers for each Action frame class.
 327 .It Dv ic_send_action
 328 Transmit an Action frame.
 329 The default method points to
 330 .Fn ieee80211_send_action
 331 which provides a mechanism for setting up handlers for each Action frame class.
 332 .It Dv ic_ampdu_enable
 333 Check if transmit A-MPDU should be enabled for the specified station and AC.
 334 The default method checks a per-AC traffic rate against a per-vap
 335 threshold to decide if A-MPDU should be enabled.
 336 This method also rate-limits ADDBA requests so that requests are not
 337 made too frequently when a receiver has limited resources.
 338 .It Dv ic_addba_request
 339 Request A-MPDU transmit aggregation.
 340 The default method sets up local state and issues an
 341 ADDBA Request Action frame.
 342 Drivers may interpose this method if they need to setup private state
 343 for handling transmit A-MPDU.
 344 .It Dv ic_addb_response
 345 Process a received ADDBA Response Action frame and setup resources as
 346 needed for doing transmit A-MPDU,
 347 .It Dv ic_addb_stop
 348 Shutdown an A-MPDU transmit stream for the specified station and AC.
 349 The default method reclaims local state after sending a DelBA Action frame.
 350 .It Dv ic_bar_response
 351 Process a response to a transmitted BAR control frame.
 352 .It Dv ic_ampdu_rx_start
 353 Prepare to receive A-MPDU data from the specified station for the TID.
 354 .It Dv ic_ampdu_rx_stop
 355 Terminate receipt of A-MPDU data from the specified station for the TID.
 356 .El
 357 .Pp
 358 Once the
 359 .Nm
 360 layer is attached to a driver there are two more steps typically done
 361 to complete the work:
 362 .Bl -enum
 363 .It
 364 Setup
 365 .Dq radiotap support
 366 for capturing raw 802.11 packets that pass through the device.
 367 This is done with a call to
 368 .Xr ieee80211_radiotap_attach 9 .
 369 .It
 370 Do any final device setup like enabling interrupts.
 371 .El
 372 .Pp
 373 State is torn down and reclaimed with a call to
 374 .Fn ieee80211_ifdetach .
 375 Note this call may result in multiple callbacks into the driver
 376 so it should be done before any critical driver state is reclaimed.
 377 On return from
 378 .Fn ieee80211_ifdetach
 379 all associated vaps and ifnet structures are reclaimed or inaccessible
 380 to user applications so it is safe to teardown driver state without
 381 worry about being re-entered.
 382 The driver is responsible for calling
 383 .Fn if_free
 384 on the ifnet it allocated for the physical device.
 385 .Sh DRIVER CAPABILITIES
 386 Driver/device capabilities are specified using several sets of flags
 387 in the
 388 .Vt ieee80211com
 389 structure.
 390 General capabilities are specified by
 391 .Vt ic_caps .
 392 Hardware cryptographic capabilities are specified by
 393 .Vt ic_cryptocaps .
 394 802.11n capabilities, if any, are specified by
 395 .Vt ic_htcaps .
 396 The
 397 .Nm
 398 layer propagates a subset of these capabilities to each vap through
 399 the equivalent fields:
 400 .Vt iv_caps ,
 401 .Vt iv_cryptocaps ,
 402 and
 403 .Vt iv_htcaps .
 404 The following general capabilities are defined:
 405 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 406 .It Dv IEEE80211_C_STA
 407 Device is capable of operating in station (aka Infrastructure) mode.
 408 .It Dv IEEE80211_C_8023ENCAP
 409 Device requires 802.3-encapsulated frames be passed for transmit.
 410 By default
 411 .Nm
 412 will encapsulate all outbound frames as 802.11 frames (without a PLCP header).
 413 .It Dv IEEE80211_C_FF
 414 Device supports Atheros Fast-Frames.
 415 .It Dv IEEE80211_C_TURBOP
 416 Device supports Atheros Dynamic Turbo mode.
 417 .It Dv IEEE80211_C_IBSS
 418 Device is capable of operating in adhoc/IBSS mode.
 419 .It Dv IEEE80211_C_PMGT
 420 Device supports dynamic power-management (aka power save) in station mode.
 421 .It Dv IEEE80211_C_HOSTAP
 422 Device is capable of operating as an Access Point in Infrastructure mode.
 423 .It Dv IEEE80211_C_AHDEMO
 424 Device is capable of operating in Adhoc Demo mode.
 425 In this mode the device is used purely to send/receive raw 802.11 frames.
 426 .It Dv IEEE80211_C_SWRETRY
 427 Device supports software retry of transmitted frames.
 428 .It Dv IEEE80211_C_TXPMGT
 429 Device support dynamic transmit power changes on transmitted frames;
 430 also known as Transmit Power Control (TPC).
 431 .It Dv IEEE80211_C_SHSLOT
 432 Device supports short slot time operation (for 802.11g).
 433 .It Dv IEEE80211_C_SHPREAMBLE
 434 Device supports short preamble operation (for 802.11g).
 435 .It Dv IEEE80211_C_MONITOR
 436 Device is capable of operating in monitor mode.
 437 .It Dv IEEE80211_C_DFS
 438 Device supports radar detection and/or DFS.
 439 DFS protocol support can be handled by
 440 .Nm
 441 but the device must be capable of detecting radar events.
 442 .It Dv IEEE80211_C_MBSS
 443 Device is capable of operating in MeshBSS (MBSS) mode
 444 (as defined by 802.11s Draft 3.0).
 445 .It Dv IEEE80211_C_WPA1
 446 Device supports WPA1 operation.
 447 .It Dv IEEE80211_C_WPA2
 448 Device supports WPA2/802.11i operation.
 449 .It Dv IEEE80211_C_BURST
 450 Device supports frame bursting.
 451 .It Dv IEEE80211_C_WME
 452 Device supports WME/WMM operation
 453 (at the moment this is mostly support for sending and receiving
 454 QoS frames with EDCF).
 455 .It Dv IEEE80211_C_WDS
 456 Device supports transmit/receive of 4-address frames.
 457 .It Dv IEEE80211_C_BGSCAN
 458 Device supports background scanning.
 459 .It Dv IEEE80211_C_TXFRAG
 460 Device supports transmit of fragmented 802.11 frames.
 461 .It Dv IEEE80211_C_TDMA
 462 Device is capable of operating in TDMA mode.
 463 .El
 464 .Pp
 465 The follow general crypto capabilities are defined.
 466 In general
 467 .Nm
 468 will fall-back to software support when a device is not capable
 469 of hardware acceleration of a cipher.
 470 This can be done on a per-key basis.
 471 .Nm
 472 can also handle software
 473 .Dv Michael
 474 calculation combined with hardware
 475 .Dv AES
 476 acceleration.
 477 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 478 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_WEP
 479 Device supports hardware WEP cipher.
 480 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_TKIP
 481 Device supports hardware TKIP cipher.
 482 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_AES_OCB
 483 Device supports hardware AES-OCB cipher.
 484 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_AES_CCM
 485 Device supports hardware AES-CCM cipher.
 486 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_TKIPMIC
 487 Device supports hardware Michael for use with TKIP.
 488 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_CKIP
 489 Devices supports hardware CKIP cipher.
 490 .El
 491 .Pp
 492 The follow general 802.11n capabilities are defined.
 493 The first capabilities are defined exactly as they appear in the
 494 802.11n specification.
 495 Capabilities beginning with IEEE80211_HTC_AMPDU are used solely by the
 496 .Nm
 497 layer.
 498 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 499 .It Dv IEEE80211_HTCAP_CHWIDTH40
 500 Device supports 20/40 channel width operation.
 501 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SMPS_DYNAMIC
 502 Device supports dynamic SM power save operation.
 503 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SMPS_ENA
 504 Device supports static SM power save operation.
 505 .It Dv IEEE80211_HTCAP_GREENFIELD
 506 Device supports Greenfield preamble.
 507 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SHORTGI20
 508 Device supports Short Guard Interval on 20MHz channels.
 509 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SHORTGI40
 510 Device supports Short Guard Interval on 40MHz channels.
 511 .It Dv IEEE80211_HTCAP_TXSTBC
 512 Device supports Space Time Block Convolution (STBC) for transmit.
 513 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_1STREAM
 514 Device supports 1 spatial stream for STBC receive.
 515 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_2STREAM
 516 Device supports 1-2 spatial streams for STBC receive.
 517 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_3STREAM
 518 Device supports 1-3 spatial streams for STBC receive.
 519 .It Dv IEEE80211_HTCAP_MAXAMSDU_7935
 520 Device supports A-MSDU frames up to 7935 octets.
 521 .It Dv IEEE80211_HTCAP_MAXAMSDU_3839
 522 Device supports A-MSDU frames up to 3839 octets.
 523 .It Dv IEEE80211_HTCAP_DSSSCCK40
 524 Device supports use of DSSS/CCK on 40MHz channels.
 525 .It Dv IEEE80211_HTCAP_PSMP
 526 Device supports PSMP.
 527 .It Dv IEEE80211_HTCAP_40INTOLERANT
 528 Device is intolerant of 40MHz wide channel use.
 529 .It Dv IEEE80211_HTCAP_LSIGTXOPPROT
 530 Device supports L-SIG TXOP protection.
 531 .It Dv IEEE80211_HTC_AMPDU
 532 Device supports A-MPDU aggregation.
 533 Note that any 802.11n compliant device must support A-MPDU receive
 534 so this implicitly means support for
 535 .Em transmit
 536 of A-MPDU frames.
 537 .It Dv IEEE80211_HTC_AMSDU
 538 Device supports A-MSDU aggregation.
 539 Note that any 802.11n compliant device must support A-MSDU receive
 540 so this implicitly means support for
 541 .Em transmit
 542 of A-MSDU frames.
 543 .It Dv IEEE80211_HTC_HT
 544 Device supports High Throughput (HT) operation.
 545 This capability must be set to enable 802.11n functionality
 546 in
 547 .Nm .
 548 .It Dv IEEE80211_HTC_SMPS
 549 Device supports MIMO Power Save operation.
 550 .It Dv IEEE80211_HTC_RIFS
 551 Device supports Reduced Inter Frame Spacing (RIFS).
 552 .El
 553 .Sh SEE ALSO
 554 .Xr ioctl 2 ,
 555 .Xr ndis 4 ,
 556 .\".Xr ieee80211_amrr 9 ,
 557 .Xr ieee80211_beacon 9 ,
 558 .Xr ieee80211_bmiss 9 ,
 559 .Xr ieee80211_crypto 9 ,
 560 .Xr ieee80211_ddb 9 ,
 561 .Xr ieee80211_input 9 ,
 562 .Xr ieee80211_node 9 ,
 563 .Xr ieee80211_output 9 ,
 564 .Xr ieee80211_proto 9 ,
 565 .Xr ieee80211_radiotap 9 ,
 566 .Xr ieee80211_regdomain 9 ,
 567 .Xr ieee80211_scan 9 ,
 568 .Xr ieee80211_vap 9 ,
 569 .Xr ifnet 9 ,
 570 .Xr kmalloc 9