无线链路Wifibroadcast

参考文章

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https://zhuanlan.zhihu.com/p/666861211

远程无线编写

通过无线网卡接收带有 radiotap 头的 802.11 数据包，并进行解析、过滤、FEC（前向纠错）、加密解密等处理。我们可以将其划分为几个模块来分析其功能和设计思路。

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🧩 模块结构概览

模块	类名	主要职责
接收器	Receiver	负责打开网卡设备、设置混杂模式、过滤特定数据包、循环读取原始数据包
聚合器	Aggregator	负责 FEC 解码、数据包去重、会话密钥管理、丢包恢复等
数据流	-	实际上聚合器还负责将数据流输出到指定的目的地

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🔍 Receiver 类详解

构造函数：初始化网卡

Receiver::Receiver(const char *wlan, int wlan_idx, uint32_t channel_id, BaseAggregator *agg, int rcv_buf_size)

• 使用 pcap_create() 创建一个 pcap 设备。

• 设置混杂模式（promiscuous mode）、超时时间、非阻塞模式等。

• 检查链路层封装类型是否为 DLT_IEEE802_11_RADIO（即包含 radiotap header）。

• 编译 BPF 过滤器，只捕获特定以太网头部格式的数据包：

  ether[0x0a:2]==0x5742 && ether[0x0c:4] == 0x%08x

  这表示只接收 EtherType 为 0x5742 并且特定字段匹配 channel_id 的数据包。

• 将 pcap 设置为非阻塞模式，并获取可轮询的文件描述符用于后续事件监听。

析构函数：释放资源

Receiver::~Receiver()
{
    close(fd);
    pcap_close(ppcap);
}

核心方法：接收并处理数据包

void Receiver::loop_iter(void)

该函数每次调用都会尝试从 pcap 中读取一个数据包，然后：

1. 使用 ieee80211_radiotap_iterator 解析 radiotap 头部，提取以下信息：

   • 天线编号（antenna）
   • 频率（freq）
   • RSSI（信号强度）
   • 噪声（noise）
   • MCS 索引（调制编码策略）
   • 带宽（bandwidth）
   • 是否自注入包（self_injected）

2. 对 FCS 和错误帧进行检查与处理。

3. 移除 radiotap 头部后，将数据体传给 Aggregator 的 process_packet() 方法。

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🧠 Aggregator 类详解

构造函数：初始化 FEC、会话密钥等

Aggregator::Aggregator(const string &keypair, uint64_t epoch, uint32_t channel_id)

• 加载公私钥对（用于解密接收到的数据包）。
• 初始化 FEC 参数（k/n），以及 FEC 缓冲区环（ring buffer）。
• 初始化统计计数器（如丢包、纠错成功等）。

FEC 相关方法

初始化 FEC

void Aggregator::init_fec(int k, int n)

• 分配内存空间，初始化 FEC 编解码器（使用外部库，如 libfec）。
• 清空 FEC 缓冲区环。

释放 FEC 资源

void Aggregator::deinit_fec()

• 释放所有 FEC 缓存空间，关闭 FEC 引擎。

核心逻辑：数据包处理

void Aggregator::process_packet(...)

虽然你没有提供这部分完整代码，但根据上下文可以推断它完成了以下任务：

1. 解密：使用 libsodium 库对接收到的数据包进行解密。
2. FEC 解码：
   • 将数据包加入 FEC 缓冲环中。
   • 当收集到足够数量的 fragment 后尝试恢复丢失的 packet。
3. 数据重组：
   • 如果 FEC 成功恢复数据，则重新组装成完整数据块。
   • 若失败则标记为丢包或错误包。
4. 输出数据：
   • 将恢复后的数据发送到下一个阶段（例如视频流播放、写入文件、转发等）。

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🛡️ 安全与加密机制

• 使用了 NaCl/libsodium 提供的安全通信接口：
  • crypto_box_SECRETKEYBYTES
  • crypto_box_PUBLICKEYBYTES
  • 用于对传输数据进行加密和解密，确保数据在空中传输时的安全性。

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⚙️ FEC 前向纠错机制

• 使用了 Reed-Solomon 或类似 FEC 编码方式（由 libfec 提供）。
• 允许接收端在部分数据包丢失的情况下仍能恢复原始数据。
• 在无人机图传、远程控制等场景下非常重要，可以容忍一定程度的网络丢包。

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📊 统计与调试信息

• 包含大量统计数据：
  • count_p_all: 总共收到的包数
  • count_p_dec_err: 解密错误的包数
  • count_p_lost: 丢失的包数
  • count_p_fec_recovered: FEC 恢复成功的包数
• 可用于性能监控、丢包率评估、QoS 控制等。

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📌 总结：整个系统的工作流程

1. 启动 Receiver：
   • 打开指定网卡设备，设置混杂模式、BPF 过滤器。
2. 持续接收数据包：
   • 每次调用 loop_iter() 获取一批数据包。
   • 解析 radiotap header，提取元数据（天线、频率、RSSI、MCS 等）。
3. 交给 Aggregator 处理：
   • 解密 → FEC 解码 → 数据重组 → 输出到目的地。
4. 统计与反馈：
   • 记录各种状态，可用于前端显示或自动调整 FEC 参数等。

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✅ 可优化点 / 注意事项

• 性能瓶颈：频繁的内存分配/释放（尤其在 FEC 缓冲区中），建议使用对象池或预分配机制。
• 多线程支持：当前代码是单线程处理，若需高性能可考虑引入多线程模型。
• FEC 动态调整：可根据实时信道质量动态调整 FEC 的 k/n 比例，提升带宽利用率。
• 错误处理增强：目前很多异常直接抛出 runtime_error，建议更详细的日志记录或回调机制。

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如果你还有其他部分的代码需要解析（比如 process_packet 函数、FEC 实现细节、或者发射端 wfb-tx 的代码），欢迎继续提供！