С развитием Интернета вещей все больше и больше встраиваемых устройств имеют встроенные модули Wi-Fi и возможности доступа к сети. В процессе разработки вы неизбежно столкнетесь с различными сетевыми проблемами, и захват пакетов, несомненно, является наиболее прямым и эффективным способом анализа сетевых проблем. Потому что путем захвата пакетов можно определить, возникла ли проблема на отправляющей или принимающей стороне, и объем расследования можно быстро сузить. Однако на многих встроенных устройствах могут работать не системы Linux, а некоторые операционные системы реального времени (RTOS) или даже вообще не быть операционной системы. Одноранговый узел, взаимодействующий с устройством, может не иметь возможности запускать инструменты перехвата пакетов, такие как tcpdump или Wireshark. Это делает обычные методы перехвата пакетов «точка-точка» неэффективными.

1. Захват пустого пакета

1. Принцип

Мы знаем, что в процессе распространения сигналы беспроводной сети концентрируются в точке передачи и распространяются наружу, как рябь. Таким образом, теоретически, если приемник находится в месте, где проходят беспроводные сигналы, он может принимать («слышать») любой сигнал, проходящий через него, но может не «понимать» его (не может анализировать содержимое сообщения). Например, на рисунке ниже, если IPAD взаимодействует с настольным компьютером в крайнем левом углу, MacBook полностью способен контролировать их связь.

Захват пакетов радиоинтерфейса работает на основе этого принципа. Если мы хотим перехватывать беспроводные пакеты встроенного устройства, нам нужно всего лишь разместить рядом с ним ПК с функцией прослушивания.

2. Метод работы

Omnipeek можно использовать в Windows, но для этого программного обеспечения требуется специальная поддержка беспроводных сетевых карт и специальные драйверы. Конкретные методы установки и этапы работы можно найти на официальном сайте Omnipeek.

Aircrack можно использовать в Linux. Ниже приводится краткое введение в метод работы Ubuntu16.04:

Убедитесь, что сетевая карта поддерживает режим монитора.,входитьiw listЗаказ,Если на выходе есть поддержка монитора. В противном случае захват пакетов радиоинтерфейса не может быть выполнен.

 software interface modes (can always be added):
      * AP/VLAN
      * monitor

Установите набор инструментов aircrack (aircrack содержит ряд инструментов)

 sudo apt-get install aircrack-ng

Очистка среды, в основном остановка некоторых служб, влияющих на перехват пакетов.

 sudo airmon-ng check kill

Создайте виртуальную прослушивающую сетевую карту

 sudo airmon-ng start wlp2s0 4

wlp2s0 в приведенной выше команде — это имя беспроводной сетевой карты, а 4 — номер канала. После выполнения вышеуказанной команды будет создана виртуальная сетевая карта wlp2s0mon. Сетевая карта находится в режиме монитора и прослушивает канал 4. Если приведенная выше команда не добавляет номер канала, будут контролироваться все каналы. (инструмент airodump-ng будет сканировать канал с определенной частотой).

Захват пакетов через airodump-ng

 sudo airodump-ng -c 4 wlp2s0mon –w huo.pcap

Приведенная выше команда указывает, что отслеживаются только 4 канала. Если параметр -c не добавлен, airodump-ng по умолчанию сканирует все каналы в определенный период, что может привести к пропуску пакетов. Поэтому рекомендуется указать канал для захвата пакетов.

Параметр -w позволяет записать файл захвата пакетов в файл. Файл можно открыть и проанализировать с помощью Wireshark или Omnipeek. Рекомендуется использовать программное обеспечение Omnipeek, поскольку оно обладает более мощными функциями анализа беспроводных пакетов.

Однако airodump-ng не записывает уровень сигнала, номер канала, скорость и другую информацию в файл захвата пакетов, что в некоторых сценариях может повлиять на местоположение проблемы. Эту проблему можно решить с помощью tcpdump. Просто замените команду из шага 5 следующей командой (другие параметры команды tcpdump по-прежнему применимы):

 sudo tcpdump -i wlp2s0mon –w huo.pcap

2. Пример анализа

1. Проблемы совместимости с мобильными телефонами.

В ходе проекта выяснилось, что при подключении устройства к мобильным телефонам разных марок пропускная способность теста iperf сильно различается. Например: пропускная способность iperf у OPPO R11 составляет около 13 Мбит/с, а пропускная способность Xiaomi 5X — около 25 Мбит/с.

Как показано на рисунке ниже, при взаимодействии устройства с Xiaomi 5X полезная нагрузка TCP-пакета составляет 1460 байт:

При взаимодействии устройства с OPPO R11 поочередно появляются большой пакет размером 1420 байт и малый пакет размером 40 байт.

Это видно из фазы установления связи TCP в приведенном выше сообщении.,MSS OPPO R11 (192.168.42.2) — 1420.。Это поле означает самый большой сегмент сообщения.,Если длина данных превышает это поле,Надо распаковать и отправить.

Это значение обычно берется из MTU, Adb входит в телефон OPPO, выполняет ifconfig и обнаруживает, что значение равно 1460. После вычитания 20-байтового заголовка IP и последующего вычитания 20-байтового заголовка TCP эффективная длина данных составляет всего 1420. (т. е. МСС).

Посмотрите еще разXiaomi 5X МТУ, Оказалось, что 1500, значит MSS 1460.。

Затем проверьте код iperf на стороне устройства.,Нашёл каждый звонокsendФункция фиксированной отправки1460байт。Это вызвало：Тот же пакет данных, что и у Xiaomi 5X отправляется за один раз при взаимодействии с OPPO Когда R11 взаимодействует, он разделяется устройством на два пакета 1420 и 40 и отправляется отдельно. Это объясняет, почему Сяоми Пропускная способность 5X почти как у OPPO В два раза больше, чем R11.

Примечание. В обычных обстоятельствах, если опция TCP_NODELAY не включена, алгоритм Нэгла в определенной степени объединяет небольшие пакеты в большие пакеты. Однако стек протоколов, используемый этим устройством, не имеет этой функции.

2. Режим энергосбережения Wi-Fi.

Во время теста стабильности Wi-Fi было обнаружено, что скорость падает примерно до 5 Мбит/с каждые десять минут или около того, а восстановление занимает около 3 секунд. С помощью Omnipeek откройте файл перехвата пакетов и на графике трафика найдите интервал снижения скорости:

Проанализировав пакеты возле корыта, мы обнаружили, что сетевая карта ПК перешла в режим энергосбережения. После отключения режима энергосбережения сетевой карты ПК и повторного тестирования скорость Wi-Fi оказалась относительно стабильной.

3. Другие применимые сценарии

• Проблема с обнаружением сотового телефона, невозможно подключиться
• Обнаружение проблемы медленной точки доступа сотового телефонасоединять
• Найдите проблему невозможности найти точку доступа.
• Выявить проблемы в процессе делового взаимодействия. Примечание. Если вы хотите проанализировать содержимое сообщения,Рекомендуется перевести точку доступа в открытый режим.,Содержимое, полученное таким образом, не требует расшифровки. Если у точки доступа есть пароль,Чтобы расшифровать сообщение,Для восстановления сообщения необходимо зафиксировать процесс соединения.