Monitor模式和AP模式下获取WiFi的CSI信号
目的：基于WiFi信號的呼吸和心率檢測
說明：
1、自己的一點實踐記錄，可能有很多地方寫的不好或者不對，望指正
2、獲取到的CSI數據處理過程：https://blog.csdn.net/qq_20386411/article/details/83384614
CSI
是衡量信道情況的信道狀態信息（Channel State Information）,屬于PHY層，來自OFDM系統下解碼的子載波。CSI是細粒度的物理信息，對環境更加敏感，所以應用于動作識別，手勢識別，擊鍵識別，跟蹤等領域
CSI由無線信號傳播過程中的動態成分和靜態成分組成，靜態成分包括LOS和靜止的物體，動態成分就是人的呼吸
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RSS（接收信號強度）采用OFMD（正交頻分復用）得到56個子載波（CSI數據為56個子載波的數據）
CSI相位差數據是和呼吸頻率相同的周期信號
每一組CSI值描述了子載波的振幅和相位以及其它一些關于子信道的信息，若環境中存在人活著人的運動，這會影響到WIFI信號的傳播路徑，所有子載波的CSI值都會被影響。CSI揭示了信道接收信號所經歷的特征，例如多徑效應，陰影衰落和失真
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頻域下的信道模型
求信道狀態信息就是求信道矩陣H
無線信道一般用信道的沖擊響應（Channel?Impulse?Response，CIR）來對信道的多徑效應進行描述，在線性時不變的假設條件下，信道沖擊響應可用下式表示：
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專業術語
MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出）技術：指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量（MIMO technology is utilized toextend the complementarity property to commodity WiFi.兩個主機非同步問題導致接收主機接收的信號產生相位偏移，最直觀的 就是是幅度和相位圖像不能互補）
NIC：網絡接口卡（5300網卡），Intel 5300 NIC只能反映出CSI56個子載波中的30個
OFDM（orthogonal frequency division modulation）：總頻譜被劃分為多個正交的子載波，無線數據使用相同的調制和編碼方法在子載波上傳輸（OFDM splits its spectrum band (20 MHz) into multiple (56) frequency sub-bands,called subcarriers, and sends the digital bits through these subcarriers in parallel）
CFR：信道頻率響應，The CSI represents the Channel Frequency Response (CFR) for each subcarrier between transmit-receive antenna pairs
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實驗工具：
主機2臺，intel 5300網卡
兩臺主機均安裝12.04Ubantu系統
簡化版的CIS Tool安裝包：intel-5300-csi-github-master
UltralSO軟件：用于制作ubantu的U盤
Sublime text壓縮包：利用其全局搜索功能檢索connector_log.再利用gedit修改其值（其實可以手動找到對應位置修改）
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安裝ubantu系統：
清華PDF上指定的11.04ubantu系統，用U盤無法安裝
改為12.04的ubantu系統后，用U盤可以安裝
ubantu12.04系統下載鏈接：http://releases.ubuntu.com/12.04/
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1、12.04ubantu U盤制作方法：
參考鏈接：https://jingyan.baidu.com/article/a3761b2b66fe141577f9aa51.html
PC上安裝UltralSO軟件，插入格式化后的U盤
打開ubantu的ISO文件，啟動-寫入硬盤映像-便捷啟動-選擇sylinux
這樣含有ubantu系統的U盤制作完成，接下來就需要把系統裝在主機上
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U盤插入主機，通過U盤來啟動:
主機插入U盤，打開主機，在出現界面前按下F12，直接選擇U盤那個選項，然后再選擇install ubantu（當時安裝時，前面還有一個選項install ubantu without....，自己選的第二個選項install ubantu）
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2、安裝ubantu：參考鏈接https://blog.csdn.net/baolibin528/article/details/43061983
注意：進入語言選擇界面，先把無線網連上
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安裝CSI Tool集成包：intel-5300-csi-github-master（簡化版的集成包）
參考鏈接：https://blog.csdn.net/u014645508/article/details/81359409（很詳細，謝謝博主的填坑）
注意：
第1步：安裝完成后，需要登錄用戶名輸入密碼，否則執行第一步執行后沒有權限
第2步：這一步不知道在哪里修改（沒有進行）
第4步：-y前有個空格
第7步：注意是下載精簡版的?intel-5300-csi-github-master.tar.gz，進行安裝
第10步：一路按回車，按住回車不動半分鐘?
第11步：彈出的窗口先save再exit
第12步：直接用的make -j5來運行的（j5要快一些）
第16步：注意執行結果
第17.18步好像沒有任何提示
第22、23、24沒有任何提示
第30步：修改log_to_file，能獲取以時間戳命名csi的dat文件
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修改驅動：必須修改，否則之后的腳本要多寫幾行命令設置參數，不修改也可能影響到數據的接收
打開sublime text用于搜索關鍵字，where選擇路徑時，點擊最右邊的add florder
修改驅動執行priv->connector_log=1;這個保存時怎么保存的？裝第二個系統cd到mian.c時發現無法找到，直接手動打開main.c修改的
cd intel-5300-csi-github這里必須先到cd intel-5300-csi-github-master文件夾（安裝在那個文件夾就先cd到那個文件夾）
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獲取CSI數據
主機獲取CSI數據的兩種方法：AP模式和Monitor模式。CSI支持的四種工作模式
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AP模式獲取CSI數據：
1、工具
一臺主機
一個沒有設置密碼的路由器（手機開熱點是收不到數據的/連接實驗室無線網一樣收不到數據）
2、AP模式下主機接收數據包，參考鏈接https://blog.csdn.net/u014645508/article/details/81359409
sudo ping 192.168.1.1 -i 0.05
ping后面接的是路由器的IP地址，i后面的參數是ping時間間隔，單位是秒。間隔小于0.2s需要root權限。
在主機中開啟另一個終端，運行log_to_file記錄CSI
3、實驗結果：
主機連接沒有密碼的路由器
主機ping路由器的IP后，能看到如下界面：
打開新的終端，cd到netlink文件夾，保存數據，能看到如下界面：
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monitor模式獲取CSI數據
1、monitor優點：
使用AP模式的缺陷在于ping 命令速度比較慢，且不能精確控制發送的參數，比如接收的包數量是不可控的。Monitor模式比ap模式更加穩定，可以發送指定數量的包，可以設置發送包之間的間隔，以及信道和帶寬
2、工具：
2臺安裝Intel 5300網卡的電腦
兩臺主機均需安裝lorcon：在終端中通過指令安裝lorcon，參考鏈接：
3、實現方法：https://blog.csdn.net/u014645508/article/details/82993718?utm_source=blogxgwz1（同樣感謝博主的填坑）
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注：按照博客的方法
運行腳本可能會出現權限不夠的問題
解決方法：sudo sh setup_inject.sh wlan0 64 HT20(當時用的64信道，HT20這兩個是參數，參數會被傳入setup_inject文件)
4、實驗結果：
發送數據包的主機顯示界面如下，這里只發送了100k的數據包：
接收數據包的從機界面如下：
注：和博客的執行順序相同，先運行的從機程序，從機腳本運行后會一直等待準備接收數據，直到主機開始發送數據
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接收不到的可能原因：
1、安裝完ubantu系統后，進入錯誤的內核導致無法收到數據。（安裝完系統，開機會有多個選項（這里必須注釋掉對應處的一行指令開機才會出現多個選項），選擇4.2.0版本進入。之前就是因為沒有注意這一點，走了2天的彎路）
2、
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也是設置的monitor模式，可為什么receiver接收不到任何數據呢
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?接不到數據一般都是模式沒設置好的原因，iwconfig看一下是否配好了。sudo echo 0x4101 |sudo tee /sys/kernel/debug/ieee80211/phy0/iwlwifi/iwldvm/debug/monitor_tx_rate 這步的參數不對也接不了
3、除了我們剛裝好的電腦A作為client之外，我們需要另一臺電腦B來開軟AP，該電腦需裝有可開啟AP功能及支持80211n的網卡，5300網卡貌似不行，因為理論上它已經被閹割了開啟AP的功能（這個是用另一個主機開的軟AP，這個方法自己沒有實現過）
4、安裝很順利：最終還是沒有在終端看到打印的收到數據的提示
嘗試過主機連接實驗室的WiFi，無法收到數據
嘗試過主機連接沒密碼的手機熱點，無法收到數據
連接沒有密碼的路由器，就可以收到數據了
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出現過的問題：
1、提示操作不允許時，加上sudo
2、使用tx.sh中設置速率時，出現權限不夠的問題，su解決
su也無法解決時使用chmod 777 后面應該加上文件名（這種情況只適合打開腳本文件）
可以加上sudo sh -c ‘ ’來解決權限問題
sudo sh -c 'echo "This is testPage." >/usr/local/nginx/html/index.html'
注：sudo：echo命令是屬于root用戶的權限，但是我之前一直以為加個sudo就能夠獲取到root的全部權限，現在才發現這是不對的。使用sudo命令后，獲取到的只是root的一部分權限。
3、設置信道的時候出現invalid argument
原始是：主機開機后能直接連接實驗室的無線網，通過ifconfig可以看到發送和接收包的個數（原始模式為managed模式）
設置為mon0后能發包，但是發送數據包處顯示0
執行shell腳本后，主機被設置為monitor模式
這里是0的原因可能是因為：不是無限連接模式，不會有發包的顯示（？）
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Ubantu系統中的指令操作
參考鏈接：https://www.cnblogs.com/nucdy/p/5251659.html
1、打開文件夾
打開某個文件：cd /文件名/
若是文件夾下的某個文件，cd /home/t2/.../injection/,最后一定要加上/
2、執行文件sh腳本（shell腳本）
sh 文件名.sh或者./腳本名
3、直接輸入首字母按下tal鍵會自動補全，重復上一步操作，直接按下向上的箭頭
4、ctr+c結束操作
5、ctr+alt+T打開一個新終端（終端可以同時打開多個）
6、sudo：echo命令是屬于root用戶的權限，但是我之前一直以為加個sudo就能夠獲取到root的全部權限，現在才發現這是不對的。使用sudo命令后，獲取到的只是root的一部分權限。
7、cd ~回到根目錄下
8、echo的作用就是print的作用，用于將內容打印在終端界面上
9、iwconfig查看無線網卡設置的名稱（如wlan0）??? ifconfig查看發包收包的具體信息
這里刪除了wlan0，添加了mon0
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腳本指令含義
sleep 10暫停10s
/home/wifi/csi/linux-80211n-csitool-supplementary/injection/random_packets 10000000000 100 1 1000 &
第三個命令為發送包，第一個參數為包的數量，第二個參數為包的大小，第三個參數為模式選擇，設為1即可，還可設置第四個參數：發送時間間隔，單位為us
發送腳本：
#!/usr/bin/sudo /bin/bash service network-manager stop #停止network-manager服務 WLAN_INTERFACE=$1 #$1第一個輸入參數 SLEEP_TIME=2modprobe iwlwifi debug=0x40000 #modprobe載入指定模塊if [ "$#" -ne 3 ]; # $#傳遞給腳本的參數個數 -ne不等于 thenecho "Going to use default settings!"chn=64bw=HT20 elsechn=$2bw=$3 fi #決定參數sleep $SLEEP_TIME ifconfig $WLAN_INTERFACE 2>/dev/null 1>/dev/null #查看網絡設備配置 重新定向標準錯誤輸出while [ $? -ne 0 ] # $?上個命令的退出狀態，或函數的返回值，大部分命令執行成功會返回 0，失敗返回 1 doifconfig $WLAN_INTERFACE 2>/dev/null 1>/dev/null donesleep $SLEEP_TIME echo "Add monitor mon0....." iw dev $WLAN_INTERFACE interface add mon0 type monitor #添加監聽模式的接口sleep $SLEEP_TIME echo "Bringing $WLAN_INTERFACE down....." ifconfig $WLAN_INTERFACE down #關閉指定網絡設備/網卡while [ $? -ne 0 ] doifconfig $WLAN_INTERFACE down done #確保關閉指定網絡設備/網卡sleep $SLEEP_TIME echo "Bringing mon0 up....." ifconfig mon0 up #啟動mon0while [ $? -ne 0 ] doifconfig mon0 up done #確保mon0啟動sleep $SLEEP_TIME echo "Set channel $chn $bw....." iw mon0 set channel $chn $bw #指定信道替換頻率接收腳本：?
#!/usr/bin/sudo /bin/bash service network-manager stop #停止network-manager服務 SLEEP_TIME=2WLAN_INTERFACE=$1 #$1第一個輸入參數if [ "$#" -ne 3 ]; # $#傳遞給腳本的參數個數 -ne不等于 then echo "Going to use default settings!" #顯示字符串chn=64bw=HT20 elsechn=$2bw=$3 fi #決定參數echo "Bringing $WLAN_INTERFACE down....." ifconfig $WLAN_INTERFACE down #關閉指定網絡設備/網卡 由參數1決定while [ $? -ne 0 ] # $?上個命令的退出狀態，或函數的返回值，大部分命令執行成功會返回 0，失敗返回 1 doifconfig $WLAN_INTERFACE down done #確保關閉指定網絡設備/網卡sleep $SLEEP_TIME echo "Set $WLAN_INTERFACE into monitor mode....." iwconfig $WLAN_INTERFACE mode monitor #設置指定無線網卡的工作模式為監聽while [ $? -ne 0 ] doiwconfig $WLAN_INTERFACE mode monitor done #確保指定無線網卡的工作模式為監聽sleep $SLEEP_TIME echo "Bringing $WLAN_INTERFACE up....." ifconfig $WLAN_INTERFACE up #啟動指定網絡設備/網卡while [ $? -ne 0 ] doifconfig $WLAN_INTERFACE up done #確保啟動指定網絡設備/網卡sleep $SLEEP_TIME echo "Set channel $chn $bw....."iw $WLAN_INTERFACE set channel $chn $bw #指定信道替換頻率已有ubantu系統情況下，基本嘗試完所有腳本還是無法接收到數據。最終決定重裝系統，按照幾位博主方法，最終實現monitor下接收CSI數據
下面記錄自己當時嘗試不同腳本時遇到的一些問題：
1、兩臺主機，均設置為monitor模式
一臺主機用于發送數據，發送數據包界面如下
問題：雖然上面顯示一直在發數據，怎么確定主機確實發出了數據？
另一臺從機用于接收數據，在生成的log.dat中沒有任何數據，從機界面如下：
我按照另一篇博客的方法進行了如下操作，依然沒有接受到任何數據，生成的log.dat中沒有數據
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①主從機的腳本都能正常運行，為什么log.dat中沒有存入數據
②主機ifconfig查看發送數據包發送情況：顯示發送數據為0
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2、執行iw dev wlan0 interface add mon0 type monitor，提示命令錯誤沒有這樣的設備（重啟設備好像能解決問題）
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3、iw mon0 set channel 64 HT20提示command failed：Device or resource busy（-16）
解決方法：
其實解決這個問題很簡單。如果對于kali linux系統熟悉的人一看提示就知道 原因。根本原因就是網卡沒有開啟監聽模式（但是用iwconfig顯示網卡模式為監聽模式，不過用下面的方法后再執行上面的指令就沒有問題了）。只要我們開啟了監聽模式就解決的問題。只要輸入以下幾條指令開啟監聽模式就行了。
ifconfig wlan2mon(網卡名)? down? (先關閉網卡)
iwconfig wlan2mon mode monitor? （把網卡的模式設為監聽）
ifconfig wlan2mon up??? （開啟網卡）
iwconfig wlan2mon (查看網卡信息。有沒有看到 Mode ：Monitor，有就OK了)
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的Monitor模式和AP模式下获取WiFi的CSI信号的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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