share/man/man9/ieee80211.9

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   4 .\"
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  18 .\" FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24 .\" SUCH DAMAGE.
  25 .\"
  26 .\" $FreeBSD: head/share/man/man9/ieee80211.9 233648 2012-03-29 05:02:12Z eadler $
  27 .\"
  28 .Dd July 3, 2021
  29 .Dt IEEE80211 9
  30 .Os
  31 .Sh NAME
  32 .Nm ieee80211
  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"
  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 .Pp
  55 A
  56 .Nm
  57 device driver implements a virtual radio API that is exported to
  58 users through network interfaces (aka vaps) that are cloned from the
  59 underlying device.
  60 These interfaces have an operating mode
  61 (station, adhoc, hostap, wds, monitor, etc.)
  62 that is fixed for the lifetime of the interface.
  63 Devices that can support multiple concurrent interfaces allow
  64 multiple vaps to be cloned.
  65 This enables construction of interesting applications such as
  66 an AP vap and one or more WDS vaps
  67 or multiple AP vaps, each with a different security model.
  68 The
  69 .Nm
  70 layer virtualizes most 802.11 state
  71 and coordinates vap state changes including scheduling multiple vaps.
  72 State that is not virtualized includes the current channel and
  73 WME/WMM parameters.
  74 Protocol processing is typically handled entirely in the
  75 .Nm
  76 layer with drivers responsible purely for moving data between the host
  77 and device.
  78 Similarly,
  79 .Nm
  80 handles most
  81 .Xr ioctl 2
  82 requests without entering the driver;
  83 instead drivers are notified of state changes that
  84 require their involvement.
  85 .Pp
  86 The virtual radio interface defined by the
  87 .Nm
  88 layer means that drivers must be structured to follow specific rules.
  89 Drivers that support only a single interface at any time must still
  90 follow these rules.
  91 .Sh DATA STRUCTURES
  92 The virtual radio architecture splits state between a single per-device
  93 .Vt ieee80211com
  94 structure and one or more
  95 .Vt ieee80211vap
  96 structures.
  97 Drivers are expected to setup various shared state in these structures
  98 at device attach and during vap creation but otherwise should treat them
  99 as read-only.
 100 The
 101 .Vt ieee80211com
 102 structure is allocated by the
 103 .Nm
 104 layer as adjunct data to a device's
 105 .Vt ifnet ;
 106 it is accessed through the
 107 .Vt if_l2com
 108 structure member.
 109 The
 110 .Vt ieee80211vap
 111 structure is allocated by the driver in the
 112 .Dq vap create
 113 method
 114 and should be extended with any driver-private state.
 115 This technique of giving the driver control to allocate data structures
 116 is used for other
 117 .Nm
 118 data structures and should be exploited to maintain driver-private state
 119 together with public
 120 .Nm
 121 state.
 122 .Pp
 123 The other main data structures are the station, or node, table
 124 that tracks peers in the local BSS, and the channel table that defines
 125 the current set of available radio channels.
 126 Both tables are bound to the
 127 .Vt ieee80211com
 128 structure and shared by all vaps.
 129 Long-lasting references to a node are counted to guard against
 130 premature reclamation.
 131 In particular every packet sent/received holds a node reference
 132 (either explicitly for transmit or implicitly on receive).
 133 .Pp
 134 The
 135 .Vt ieee80211com
 136 and
 137 .Vt ieee80211vap
 138 structures also hold a collection of method pointers that drivers
 139 fill-in and/or override to take control of certain operations.
 140 These methods are the primary way drivers are bound to the
 141 .Nm
 142 layer and are described below.
 143 .Sh DRIVER ATTACH/DETACH
 144 Drivers attach to the
 145 .Nm
 146 layer with the
 147 .Fn ieee80211_ifattach
 148 function.
 149 The driver is expected to allocate and setup any device-private
 150 data structures before passing control.
 151 The
 152 .Vt ieee80211com
 153 structure must be pre-initialized with state required to setup the
 154 .Nm
 155 layer:
 156 .Bl -tag -width ic_channels
 157 .It Dv ic_ifp
 158 Backpointer to the physical device's ifnet.
 159 .It Dv ic_caps
 160 Device/driver capabilities; see below for a complete description.
 161 .It Dv ic_channels
 162 Table of channels the device is capable of operating on.
 163 This is initially provided by the driver but may be changed
 164 through calls that change the regulatory state.
 165 .It Dv ic_nchan
 166 Number of entries in
 167 .Dv ic_channels .
 168 .El
 169 .Pp
 170 On return from
 171 .Fn ieee80211_ifattach
 172 the driver is expected to override default callback functions in the
 173 .Vt ieee80211com
 174 structure to register its private routines.
 175 Methods marked with a
 176 .Dq *
 177 must be provided by the driver.
 178 .Bl -tag -width ic_channels
 179 .It Dv ic_vap_create*
 180 Create a vap instance of the specified type (operating mode).
 181 Any fixed BSSID and/or MAC address is provided.
 182 Drivers that support multi-bssid operation may honor the requested BSSID
 183 or assign their own.
 184 .It Dv ic_vap_delete*
 185 Destroy a vap instance created with
 186 .Dv ic_vap_create .
 187 .It Dv ic_getradiocaps
 188 Return the list of calibrated channels for the radio.
 189 The default method returns the current list of channels
 190 (space permitting).
 191 .It Dv ic_setregdomain
 192 Process a request to change regulatory state.
 193 The routine may reject a request or constrain changes (e.g. reduce
 194 transmit power caps).
 195 The default method accepts all proposed changes.
 196 .It Dv ic_send_mgmt
 197 Send an 802.11 management frame.
 198 The default method fabricates the frame using
 199 .Nm
 200 state and passes it to the driver through the
 201 .Dv ic_raw_xmit
 202 method.
 203 .It Dv ic_raw_xmit
 204 Transmit a raw 802.11 frame.
 205 The default method drops the frame and generates a message on the console.
 206 .It Dv ic_updateslot
 207 Update hardware state after an 802.11 IFS slot time change.
 208 There is no default method; the pointer may be NULL in which case
 209 it will not be used.
 210 .It Dv ic_update_mcast
 211 Update hardware for a change in the multicast packet filter.
 212 The default method prints a console message.
 213 .It Dv ic_update_promisc
 214 Update hardware for a change in the promiscuous mode setting.
 215 The default method prints a console message.
 216 .It Dv ic_newassoc
 217 Update driver/device state for association to a new AP (in station mode)
 218 or when a new station associates (e.g. in AP mode).
 219 There is no default method; the pointer may be NULL in which case
 220 it will not be used.
 221 .It Dv ic_node_alloc
 222 Allocate and initialize a
 223 .Vt ieee80211_node
 224 structure.
 225 This method cannot sleep.
 226 The default method allocates zero'd memory using
 227 .Xr kmalloc 9 .
 228 Drivers should override this method to allocate extended storage
 229 for their own needs.
 230 Memory allocated by the driver must be tagged with
 231 .Dv M_80211_NODE
 232 to balance the memory allocation statistics.
 233 .It Dv ic_node_free
 234 Reclaim storage of a node allocated by
 235 .Dv ic_node_alloc .
 236 Drivers are expected to
 237 .Em interpose
 238 their own method to cleanup private state but must call through
 239 this method to allow
 240 .Nm
 241 to reclaim its private state.
 242 .It Dv ic_node_cleanup
 243 Cleanup state in a
 244 .Vt ieee80211_node
 245 created by
 246 .Dv ic_node_alloc .
 247 This operation is distinguished from
 248 .Dv ic_node_free
 249 in that it may be called long before the node is actually reclaimed
 250 to cleanup adjunct state.
 251 This can happen, for example, when a node must not be reclaimed
 252 due to references held by packets in the transmit queue.
 253 Drivers typically interpose
 254 .Dv ic_node_cleanup
 255 instead of
 256 .Dv ic_node_free .
 257 .It Dv ic_node_age
 258 Age, and potentially reclaim, resources associated with a node.
 259 The default method ages frames on the power-save queue (in AP mode)
 260 and pending frames in the receive reorder queues (for stations using A-MPDU).
 261 .It Dv ic_node_drain
 262 Reclaim all optional resources associated with a node.
 263 This call is used to free up resources when they are in short supply.
 264 .It Dv ic_node_getrssi
 265 Return the Receive Signal Strength Indication (RSSI) in .5 dBm units for
 266 the specified node.
 267 This interface returns a subset of the information
 268 returned by
 269 .Dv ic_node_getsignal .
 270 The default method calculates a filtered average over the last ten
 271 samples passed in to
 272 .Xr ieee80211_input 9
 273 or
 274 .Xr ieee80211_input_all 9 .
 275 .It Dv ic_node_getsignal
 276 Return the RSSI and noise floor (in .5 dBm units) for a station.
 277 The default method calculates RSSI as described above;
 278 the noise floor returned is the last value supplied to
 279 .Xr ieee80211_input 9
 280 or
 281 .Xr ieee80211_input_all 9 .
 282 .It Dv ic_node_getmimoinfo
 283 Return MIMO radio state for a station in support of the
 284 .Dv IEEE80211_IOC_STA_INFO
 285 ioctl request.
 286 The default method returns nothing.
 287 .It Dv ic_scan_start*
 288 Prepare driver/hardware state for scanning.
 289 This callback is done in a sleepable context.
 290 .It Dv ic_scan_end*
 291 Restore driver/hardware state after scanning completes.
 292 This callback is done in a sleepable context.
 293 .It Dv ic_set_channel*
 294 Set the current radio channel using
 295 .Vt ic_curchan .
 296 This callback is done in a sleepable context.
 297 .It Dv ic_scan_curchan
 298 Start scanning on a channel.
 299 This method is called immediately after each channel change
 300 and must initiate the work to scan a channel and schedule a timer
 301 to advance to the next channel in the scan list.
 302 This callback is done in a sleepable context.
 303 The default method handles active scan work (e.g. sending ProbeRequest
 304 frames), and schedules a call to
 305 .Xr ieee80211_scan_next 9
 306 according to the maximum dwell time for the channel.
 307 Drivers that off-load scan work to firmware typically use this method
 308 to trigger per-channel scan activity.
 309 .It Dv ic_scan_mindwell
 310 Handle reaching the minimum dwell time on a channel when scanning.
 311 This event is triggered when one or more stations have been found on
 312 a channel and the minimum dwell time has been reached.
 313 This callback is done in a sleepable context.
 314 The default method signals the scan machinery to advance
 315 to the next channel as soon as possible.
 316 Drivers can use this method to preempt further work (e.g. if scanning
 317 is handled by firmware) or ignore the request to force maximum dwell time
 318 on a channel.
 319 .It Dv ic_recv_action
 320 Process a received Action frame.
 321 The default method points to
 322 .Fn ieee80211_recv_action
 323 which provides a mechanism for setting up handlers for each Action frame class.
 324 .It Dv ic_send_action
 325 Transmit an Action frame.
 326 The default method points to
 327 .Fn ieee80211_send_action
 328 which provides a mechanism for setting up handlers for each Action frame class.
 329 .It Dv ic_ampdu_enable
 330 Check if transmit A-MPDU should be enabled for the specified station and AC.
 331 The default method checks a per-AC traffic rate against a per-vap
 332 threshold to decide if A-MPDU should be enabled.
 333 This method also rate-limits ADDBA requests so that requests are not
 334 made too frequently when a receiver has limited resources.
 335 .It Dv ic_addba_request
 336 Request A-MPDU transmit aggregation.
 337 The default method sets up local state and issues an
 338 ADDBA Request Action frame.
 339 Drivers may interpose this method if they need to setup private state
 340 for handling transmit A-MPDU.
 341 .It Dv ic_addb_response
 342 Process a received ADDBA Response Action frame and setup resources as
 343 needed for doing transmit A-MPDU.
 344 .It Dv ic_addb_stop
 345 Shutdown an A-MPDU transmit stream for the specified station and AC.
 346 The default method reclaims local state after sending a DelBA Action frame.
 347 .It Dv ic_bar_response
 348 Process a response to a transmitted BAR control frame.
 349 .It Dv ic_ampdu_rx_start
 350 Prepare to receive A-MPDU data from the specified station for the TID.
 351 .It Dv ic_ampdu_rx_stop
 352 Terminate receipt of A-MPDU data from the specified station for the TID.
 353 .El
 354 .Pp
 355 Once the
 356 .Nm
 357 layer is attached to a driver there are two more steps typically done
 358 to complete the work:
 359 .Bl -enum
 360 .It
 361 Setup
 362 .Dq radiotap support
 363 for capturing raw 802.11 packets that pass through the device.
 364 This is done with a call to
 365 .Xr ieee80211_radiotap_attach 9 .
 366 .It
 367 Do any final device setup like enabling interrupts.
 368 .El
 369 .Pp
 370 State is torn down and reclaimed with a call to
 371 .Fn ieee80211_ifdetach .
 372 Note this call may result in multiple callbacks into the driver
 373 so it should be done before any critical driver state is reclaimed.
 374 On return from
 375 .Fn ieee80211_ifdetach
 376 all associated vaps and ifnet structures are reclaimed or inaccessible
 377 to user applications so it is safe to teardown driver state without
 378 worry about being re-entered.
 379 The driver is responsible for calling
 380 .Fn if_free
 381 on the ifnet it allocated for the physical device.
 382 .Sh DRIVER CAPABILITIES
 383 Driver/device capabilities are specified using several sets of flags
 384 in the
 385 .Vt ieee80211com
 386 structure.
 387 General capabilities are specified by
 388 .Vt ic_caps .
 389 Hardware cryptographic capabilities are specified by
 390 .Vt ic_cryptocaps .
 391 802.11n capabilities, if any, are specified by
 392 .Vt ic_htcaps .
 393 The
 394 .Nm
 395 layer propagates a subset of these capabilities to each vap through
 396 the equivalent fields:
 397 .Vt iv_caps ,
 398 .Vt iv_cryptocaps ,
 399 and
 400 .Vt iv_htcaps .
 401 The following general capabilities are defined:
 402 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 403 .It Dv IEEE80211_C_STA
 404 Device is capable of operating in station (aka Infrastructure) mode.
 405 .It Dv IEEE80211_C_8023ENCAP
 406 Device requires 802.3-encapsulated frames be passed for transmit.
 407 By default
 408 .Nm
 409 will encapsulate all outbound frames as 802.11 frames (without a PLCP header).
 410 .It Dv IEEE80211_C_FF
 411 Device supports Atheros Fast-Frames.
 412 .It Dv IEEE80211_C_TURBOP
 413 Device supports Atheros Dynamic Turbo mode.
 414 .It Dv IEEE80211_C_IBSS
 415 Device is capable of operating in adhoc/IBSS mode.
 416 .It Dv IEEE80211_C_PMGT
 417 Device supports dynamic power-management (aka power save) in station mode.
 418 .It Dv IEEE80211_C_HOSTAP
 419 Device is capable of operating as an Access Point in Infrastructure mode.
 420 .It Dv IEEE80211_C_AHDEMO
 421 Device is capable of operating in Adhoc Demo mode.
 422 In this mode the device is used purely to send/receive raw 802.11 frames.
 423 .It Dv IEEE80211_C_SWRETRY
 424 Device supports software retry of transmitted frames.
 425 .It Dv IEEE80211_C_TXPMGT
 426 Device support dynamic transmit power changes on transmitted frames;
 427 also known as Transmit Power Control (TPC).
 428 .It Dv IEEE80211_C_SHSLOT
 429 Device supports short slot time operation (for 802.11g).
 430 .It Dv IEEE80211_C_SHPREAMBLE
 431 Device supports short preamble operation (for 802.11g).
 432 .It Dv IEEE80211_C_MONITOR
 433 Device is capable of operating in monitor mode.
 434 .It Dv IEEE80211_C_DFS
 435 Device supports radar detection and/or DFS.
 436 DFS protocol support can be handled by
 437 .Nm
 438 but the device must be capable of detecting radar events.
 439 .It Dv IEEE80211_C_MBSS
 440 Device is capable of operating in MeshBSS (MBSS) mode
 441 (as defined by 802.11s Draft 3.0).
 442 .It Dv IEEE80211_C_WPA1
 443 Device supports WPA1 operation.
 444 .It Dv IEEE80211_C_WPA2
 445 Device supports WPA2/802.11i operation.
 446 .It Dv IEEE80211_C_BURST
 447 Device supports frame bursting.
 448 .It Dv IEEE80211_C_WME
 449 Device supports WME/WMM operation
 450 (at the moment this is mostly support for sending and receiving
 451 QoS frames with EDCF).
 452 .It Dv IEEE80211_C_WDS
 453 Device supports transmit/receive of 4-address frames.
 454 .It Dv IEEE80211_C_BGSCAN
 455 Device supports background scanning.
 456 .It Dv IEEE80211_C_TXFRAG
 457 Device supports transmit of fragmented 802.11 frames.
 458 .It Dv IEEE80211_C_TDMA
 459 Device is capable of operating in TDMA mode.
 460 .El
 461 .Pp
 462 The follow general crypto capabilities are defined.
 463 In general
 464 .Nm
 465 will fall-back to software support when a device is not capable
 466 of hardware acceleration of a cipher.
 467 This can be done on a per-key basis.
 468 .Nm
 469 can also handle software
 470 .Dv Michael
 471 calculation combined with hardware
 472 .Dv AES
 473 acceleration.
 474 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 475 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_WEP
 476 Device supports hardware WEP cipher.
 477 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_TKIP
 478 Device supports hardware TKIP cipher.
 479 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_AES_OCB
 480 Device supports hardware AES-OCB cipher.
 481 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_AES_CCM
 482 Device supports hardware AES-CCM cipher.
 483 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_TKIPMIC
 484 Device supports hardware Michael for use with TKIP.
 485 .It Dv IEEE80211_CRYPTO_CKIP
 486 Devices supports hardware CKIP cipher.
 487 .El
 488 .Pp
 489 The follow general 802.11n capabilities are defined.
 490 The first capabilities are defined exactly as they appear in the
 491 802.11n specification.
 492 Capabilities beginning with IEEE80211_HTC_AMPDU are used solely by the
 493 .Nm
 494 layer.
 495 .Bl -tag -width IEEE80211_C_8023ENCAP
 496 .It Dv IEEE80211_HTCAP_CHWIDTH40
 497 Device supports 20/40 channel width operation.
 498 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SMPS_DYNAMIC
 499 Device supports dynamic SM power save operation.
 500 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SMPS_ENA
 501 Device supports static SM power save operation.
 502 .It Dv IEEE80211_HTCAP_GREENFIELD
 503 Device supports Greenfield preamble.
 504 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SHORTGI20
 505 Device supports Short Guard Interval on 20MHz channels.
 506 .It Dv IEEE80211_HTCAP_SHORTGI40
 507 Device supports Short Guard Interval on 40MHz channels.
 508 .It Dv IEEE80211_HTCAP_TXSTBC
 509 Device supports Space Time Block Convolution (STBC) for transmit.
 510 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_1STREAM
 511 Device supports 1 spatial stream for STBC receive.
 512 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_2STREAM
 513 Device supports 1-2 spatial streams for STBC receive.
 514 .It Dv IEEE80211_HTCAP_RXSTBC_3STREAM
 515 Device supports 1-3 spatial streams for STBC receive.
 516 .It Dv IEEE80211_HTCAP_MAXAMSDU_7935
 517 Device supports A-MSDU frames up to 7935 octets.
 518 .It Dv IEEE80211_HTCAP_MAXAMSDU_3839
 519 Device supports A-MSDU frames up to 3839 octets.
 520 .It Dv IEEE80211_HTCAP_DSSSCCK40
 521 Device supports use of DSSS/CCK on 40MHz channels.
 522 .It Dv IEEE80211_HTCAP_PSMP
 523 Device supports PSMP.
 524 .It Dv IEEE80211_HTCAP_40INTOLERANT
 525 Device is intolerant of 40MHz wide channel use.
 526 .It Dv IEEE80211_HTCAP_LSIGTXOPPROT
 527 Device supports L-SIG TXOP protection.
 528 .It Dv IEEE80211_HTC_AMPDU
 529 Device supports A-MPDU aggregation.
 530 Note that any 802.11n compliant device must support A-MPDU receive
 531 so this implicitly means support for
 532 .Em transmit
 533 of A-MPDU frames.
 534 .It Dv IEEE80211_HTC_AMSDU
 535 Device supports A-MSDU aggregation.
 536 Note that any 802.11n compliant device must support A-MSDU receive
 537 so this implicitly means support for
 538 .Em transmit
 539 of A-MSDU frames.
 540 .It Dv IEEE80211_HTC_HT
 541 Device supports High Throughput (HT) operation.
 542 This capability must be set to enable 802.11n functionality
 543 in
 544 .Nm .
 545 .It Dv IEEE80211_HTC_SMPS
 546 Device supports MIMO Power Save operation.
 547 .It Dv IEEE80211_HTC_RIFS
 548 Device supports Reduced Inter Frame Spacing (RIFS).
 549 .El
 550 .Sh SEE ALSO
 551 .Xr ioctl 2 ,
 552 .\".Xr ieee80211_amrr 9 ,
 553 .Xr ieee80211_beacon 9 ,
 554 .Xr ieee80211_bmiss 9 ,
 555 .Xr ieee80211_crypto 9 ,
 556 .Xr ieee80211_ddb 9 ,
 557 .Xr ieee80211_input 9 ,
 558 .Xr ieee80211_node 9 ,
 559 .Xr ieee80211_output 9 ,
 560 .Xr ieee80211_proto 9 ,
 561 .Xr ieee80211_radiotap 9 ,
 562 .Xr ieee80211_regdomain 9 ,
 563 .Xr ieee80211_scan 9 ,
 564 .Xr ieee80211_vap 9 ,
 565 .Xr ifnet 9 ,
 566 .Xr kmalloc 9