TetherCmd和SoftapCmd命令都和手機中一項名為綁定（Tether）的功能相關。簡單來說，綁定功能即把手機當成Modem用。智能手機一般都有多種連接網絡的方式，例如使用Wi-Fi或3G。在某些環境下如高鐵列車上，差旅人士只要把手機接到筆記本上，然后開啟3G和Tether，筆記本就可以利用手機上網了（在智能機普及前，類似的場景中就需要使用3G上網卡）。 另外，如果手機中的無線網絡設備支持Soft AP（Soft Access Point，軟件實現的接入點）功能，還可以通過Softap命令將手機變成一個AP（可以把它看成是一個無線路由器）。 目前Android 4.2系統支持以下三種方式的綁定。 * Soft AP：利用Wi-Fi無線網絡的特性，開啟手機Soft AP功能。主機和手機間通過Wi-Fi通信。 * Bluetooth：主機（PC或筆記本電腦）和手機通過藍牙協議通信。 * USB：主機和手機通過USB協議通信。手機相當于一個USB上網卡。 本節主要介紹TetherCmd中的USB綁定和Softap命令。其余內容我們將留給讀者自行研究。 * * * * * **提示**　TetherCmd還支持所謂的逆綁定（reverse tethering），即手機借助主機上網。這部分內容請讀者自行研究。 * * * * * **1.TetherCmd命令** 本節僅介紹利用USB實現Tether的功能，其中涉及RNDIS以及DHCP相關的背景知識，我們先來介紹它們。 （1）背景知識介紹[26][27][28][29][30] RNDIS（Remote Network Driver Interface Specification）是微軟公司的，主要用于Windows平臺中USB網絡設備的驅動開發。RNDIS的協議棧如圖2-24所示。 :-:  圖2-24　RNDIS協議棧 RNDIS的作用是簡化Windows平臺上USB網絡設備驅動開發的流程。此處不討論相關內容，感興趣的讀者可閱讀本章最后列出的參考資料。 RNDIS和Android有什么關系呢？當手機通過USB連接到主機（主機一般運行Windows系統）后，如果要啟用USB綁定，必須要把手機的USB設置成RNDIS（絕大部分廠商的手機都是這么實現的）。這樣，主機上的OS就能識別到一個新的網卡。然后用戶就可以選擇使用它來開展網絡操作了。 * * * * * **提示**　本書后續章節將討論Android平臺上USB的相關功能。 * * * * * 假設用戶選擇使用這個通過USB綁定的網卡，下一步要做的就是給主機分配IP地址了。此處涉及DHCP協議。 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協議）的前身是BOOTP。BOOTP原本是用于無磁盤主機連接的網絡上的，網絡主機使用BOOT ROM而不是磁盤啟動并連接上網絡，BOOTP則可以自動地為那些主機設定TCP/IP環境DHCP是BOOTP的增強版本，它分為兩個部分。 * 服務器端：所有的IP網絡設定數據都由DHCP服務器集中管理，并負責處理客戶端的DHCP要求。 * 客戶端：客戶端會使用從服務器分配下來的IP地址等配置信息。 根據上述介紹，相信讀者很容易想到，在USB綁定中，主機將是DHCP的客戶端，而手機是DHCP的服務器端。那么在Android系統中，DHCP服務器端是誰呢？同Pppd類似，Android也使用了另外一個開源軟件DNSmasq來充當DHCP服務器。 DNSmasq是一個用于配置DNS和DHCP的工具，小巧且方便，適用于小型網絡，它提供了DNS功能和可選擇的DHCP功能。它服務只在本地適用的域名，這些域名是不會在全球的DNS服務器中出現的。DHCP服務器和DNS服務器結合，并且允許DHCP分配的地址能在DNS中正常解析，而這些DHCP分配的地址和相關命令可以配置到每臺主機中，也可以配置到一臺核心設備中（如路由器）。 DNSmasq適用于擁有NAT的家庭網絡、用Modem、ADSL設備連接到互聯網等環境。對于需求低資源消耗且配置方便簡單的小型網絡（最多可支持1000臺主機）是一個很好的選擇。 （2）TetherCmd命令使用 Android中啟動USB Tether功能將涉及Framework層多個模塊，其詳細過程留待后續章節介紹。此處讀者僅需從TetherCmd角度考慮其中的兩個主要步驟。 - 1、**添加需要Tether的接口**。對USB綁定來說，接口名為rndis0。對應的處理函數是TetherController的tetherInterface，代碼如下所示。 **TetherController.cpp：：tetherInterface** ~~~ int TetherController::tetherInterface(const char *interface) { mInterfaces->push_back(strdup(interface)); // 把需要interface名字保存到一個鏈表即可 return 0; } ~~~ tetherInterface的功能很簡單，就是保存需要Tether的設備名。這一步其實沒有太多實質性的內容。 - 2、**通過"start"選項啟動Tether**。這個步驟將觸發TetherController的startTethering函數被調用。該函數的主要功能就是配置dnsmasq的啟動參數并啟動它。這部分代碼比較簡單，dnsmasq的啟動參數如下所示。 ~~~ dnsmasq\ --keep-in-foreground\#前臺運行 --no-resolv\#不解析/etc/resolv.conf，該文件記錄域名和dns服務器的一些信息 --no-poll\#不關注/etc/resolv.conf文件的變化 --dhcp-option-force=43，ANDROID_METERED\#強制的dhcp選項。客戶端和dnsmasq交互時，首先 #會獲取dhcp服務器的一些配置信息。43是DHCP協議中定義的option的一種，代表vendor specific #infomation該選項說明vendor specifi information就是ANDROID_METERED --pid-file\#指定dnsmasq記錄自己進程id（pid）到某個文件。默認是/var/run/dnsmasq.pid --dhcp-range=192.168.1.2 192.168.1.100 1h\#該選項開啟dnsmasq的dhcp服務功能。分配的IP地址 #位于192.168.1.2和192.168.1.100之間。1h代表租約時間為1小時。租約時間即某IP地址可以被DHCP #客戶端使用的時間。如果超過租約時間，dnsmasq必須為該客戶端重新分配IP ~~~ 這兩步完成后，USB綁定功能中和TetherCmd相關的任務就完成了。從整個綁定過程來看，涉及應用（例如Settings提供的設置功能）、網絡模塊、USB模塊、驅動等，是一個非常復雜的過程。 * * * * * **提示**　這個過程對軟件開發者來說也是一個挑戰，只有對USB Tether涉及的各個模塊都有相應了解，碰到問題時候才能快速定位和解決它。 * * * * * **2.SoftapCmd命令** Softap命令和Wi-Fi有緊密關系。本節先簡單介紹Soft AP相關的背景知識，后續章節將對Wi-Fi開展深入討論。 （1）背景知識介紹[31][32][33] Soft AP代表通過軟件實現Access Point的功能。那么AP是什么？AP和Soft AP有什么不同？ 在Wi-Fi無線技術規范中，AP和Station是其中的兩個基本概念。 - 從功能角度來看，AP作為基站設備，起著連接其他無線設備到有線網的作用，相當于有線網絡中的HUB與交換機。在日常工作和家庭中經常使用的無線路由器就是一個AP。一般情況下，它一端接著有線網絡，另一端連接其他無線設備。 - Station代表配備無線網絡接口的設備，如手機、筆記本等。 雖然AP和Station是兩個不同的設備，但實際上在Station中用軟件也能實現AP擁有的功能，如橋接、路由等。在基本功能上，Soft AP與AP并沒有太大的差別，只是Soft AP設備的接入能力和覆蓋范圍不如AP。 以前面提到的高鐵列車上的應用場景為例，除了用USB綁定外，還可以打開筆記本和手機的Wi-Fi，并啟動手機的Soft AP功能。這樣，手機一方面用3G接入互聯網，另一方面又利用SoftAP向筆記本提供Wi-Fi接入功能。 在Android系統中使用Soft AP功能還得借助另一個開源軟件"hostapd"，這是一個運行在用戶空間的用于AP和認證服務器的守護進程。它實現了IEEE 802.11相關的接入管理、IEEE802.1X/WPA/WPA2/EAP認證、RADIUS客戶端、EAP服務器和RADIUS認證服務器。 （2）SoftapCmd命令使用 和TetherCmd類似，開啟Android中手機的Soft AP功能將涉及大量Framework層中的操作，本節僅關注和Netd相關的三個步驟。 1）首先為Wi-Fi加載不同的固件（Firmware），這是通過SoftapController的fwReloadSoftap函數完成的，代碼如下所示。 **SoftapController.cpp：：fwReloadSoftap** ~~~ int SoftapController::fwReloadSoftap(int argc, char *argv[]) { int ret, i = 0; char *iface; char *fwpath; ......// 參數檢測 iface = argv[2]; if (strcmp(argv[3], "AP") == 0) { fwpath = (char *)wifi_get_fw_path(WIFI_GET_FW_PATH_AP); } else if (strcmp(argv[3], "P2P") == 0) { fwpath = (char *)wifi_get_fw_path(WIFI_GET_FW_PATH_P2P); } else { fwpath = (char *)wifi_get_fw_path(WIFI_GET_FW_PATH_STA); } // 通過往/sys/module/wlan/parameters/fwpath文件中寫入固件名 // 觸發驅動去加載對應的固件 ret = wifi_change_fw_path((const char *)fwpath); ...... return ret; } ~~~ 上面這段代碼表示在Android中，如果要讓Wi-Fi無線設備扮演不同的角色，得為它們加載不同的固件（Firmware），具體說明如下。 * **WIFI_GET_FW_PATH_AP**：代表Soft AP功能的固件，其對應的文件位置由WIFI_DRIVER_FW_PATH_AP宏表達。三星Tuna平臺中，該文件位置為/vendor/firmware/fw_bcmdhd_apsta.bin。 * **WIFI_GET_FW_PATH_P2P**：代表P2P功能的固件，其對應的文件位置由WIFI_DRIVER_FW_PATH_P2P宏表達。三星Tuna平臺中，該文件位置為/vendor/firmware/fw_bcmdp2p.bin。 * **WIFI_GET_FW_PATH_STA**：代表Station功能的固件，其對應的文件位置由WIFI_DRIVER_FW_PATH_STA宏表達。三星Tuna平臺中，該文件位置為/vendor/firmware/fw_bcmdhd.bin。 * * * * * **提示**　三星Tuna平臺對應的配置文件在Android 4.2源碼根目錄/device/samsung/tuna目錄中。從上面的固件文件名來看，它用的Wi-Fi無線芯片是博通（Broadcom）公司生產的。通過加載不同固件的方式來啟用無線芯片硬件的不同功能可能和Wi-Fi驅動及芯片的設計有關。 另外，根據審稿專家的反饋，在Android 4.2中，STA和P2P可同時運行（即所謂的共存模式），這樣STA和P2P實際對應的固件相同，但可能文件名不同。而SoftAP的固件與STA/P2P就不一樣了。 * * * * * 2）加載完指定的Wi-Fi固件后，下一步將對Soft AP功能進行一些配置，配置信息最終將寫到一個配置文件。這部分功能由SoftapController的setSoftap函數完成，代碼如下所示。 **SoftapController.cpp：：setSoftap** ~~~ int SoftapController::setSoftap(int argc, char *argv[]) { char psk_str[2*SHA256_DIGEST_LENGTH+1]; int ret = 0, i = 0, fd; char *ssid, *iface; ......// 參數檢查 iface = argv[2]; char *wbuf = NULL; char *fbuf = NULL; if (argc > 3) { ssid = argv[3]; } else { ssid = (char *)"AndroidAP"; // SSID即接入點的名稱 } asprintf(&wbuf, "interface=%s\ndriver=nl80211\nctrl_interface=" "/data/misc/wifi/hostapd\nssid=%s\nchannel=6\nieee80211n=1\n", iface, ssid); if (argc > 4) { // 判斷AP的加密類型 if (!strcmp(argv[4], "wpa-psk")) { generatePsk(ssid, argv[5], psk_str); asprintf(&fbuf, "%swpa=1\nwpa_pairwise=TKIP CCMP\nwpa_psk=%s\n", wbuf, psk_str); } else if (!strcmp(argv[4], "wpa2-psk")) { generatePsk(ssid, argv[5], psk_str); asprintf(&fbuf, "%swpa=2\nrsn_pairwise=CCMP\nwpa_psk=%s\n", wbuf, psk_str); } else if (!strcmp(argv[4], "open")) { asprintf(&fbuf, "%s", wbuf); } } ...... // HOSTAPD_CONF_FILE指向/data/misc/wifi/hostapd.conf文件 fd = open(HOSTAPD_CONF_FILE, O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY, 0660); ...... if (write(fd, fbuf, strlen(fbuf)) < 0) { ALOGE("Cannot write to \"%s\": %s", HOSTAPD_CONF_FILE, strerror(errno)); ret = -1; } ......// 修改該文件的讀寫權限等 return ret; } ~~~ 上面代碼中涉及Wi-Fi技術的很多概念，將在后續章節統一介紹。從功能上來說，setSoftap函數無非就是把一些配置信息寫到一個hostapd.conf文件中。可以通過一個例子文件來了解此文件的內容。 Android4.2/hardware/ti/wlan/mac80211/config目錄中有一個hostapd.conf文件，其內容如下所示。 **hostapd.conf** ~~~ driver=nl80211 #指定Wi-Fi驅動的名稱 ......#略去部分內容 ssid=AndroidAP #設置接入點名稱為AndroidAP country_code=US wep_rekey_period=0 eap_server=0 own_ip_addr=127.0.0.1 wpa_group_rekey=0 wpa_gmk_rekey=0 #加密方式等設置 wpa_ptk_rekey=0 interface=wlan1 #網絡設備接口 ......#略去部分內容 ~~~ 由上邊示例的hostapd.conf可知，當使用該配置文件后，其他Station搜索到由這臺手機設置的Soft AP的名稱將會是"AndroidAP"。 3）最后，SoftapController的startap函數被調用，它將啟動hostapd進程。重點關注hostapd啟動的參數信息，如下所示。 ~~~ hostapd\ -e/data/misc/wifi/entropy.bin \和Wi-Fi協議中的信息加密有關 /data/misc/wifi/hostapd.conf \hostapd的配置文件 ~~~