概述

Wifi peer-to-peer（也称Wifi-Direct）是Wifi联盟推出的一项基于原来WIfi技术的可以让设备与设备间直接连接的技术，使用户不需要借助局域网或者AP（Access Point）就可以进行一对一或一对多通信。这种技术的应用场景非常多，只要设备支持WiFiP2P的协议，就可以实现传文件，屏幕共享（Miracast），甚至是联机玩游戏，而周围没有任何可以上网的设备。

P2P架构简介

Wifi P2P架构中定义了3个组件，它们分别为：
P2P Device： 支持Wifi P2P协议的设备，比如手机、电脑、平板等，它是以下角色的实体，没成为Group Owner或Group Client前的设备都是“P2P Device”。
P2P Group Owner： 简称GO，是协议中的一种角色，相当于AP，一个组里只有一个GO。
P2P Group Client： 简称GC，是另一种角色，一个组里可以有多个GC。

通过以上可知，Wifi P2P的拓扑结构是1:n的，其中多个GC连接一个GO，这样的一个结构可以称为一个组，如下图所示。

P2P Discovery介绍

P2P Discovery主要是让设备间快速发现和建立连接，在官方的规范中（Wi-Fi Peer-to-Peer (P2P) Technical Specification），它包含以下4项子技术：

• Device Discovery
  促使两个P2P设备到达一个公共信道并交换设备信息（例如设备名称和设备类型），即设备间的发现。
• Service Discovery
  是一个可选功能，允许P2P设备在形成连接之前发现可用的更高层服务。
• Group Formation
  用于协商哪个设备将要称为GO，并形成一个新的组。
• P2P Invitation
  用于调用一个持久的P2P组（ Persistent P2P）或邀请一个P2P设备加入一个已经存在的组。

Device Discovery 流程

设备发现流程利用了IEEE 802.11标准中的Probe Request和Probe Response帧来搜索周围的P2P设备，并且要求Probe Request帧中的数据必须包含P2P IE信息，否则不会响应。

设备发现流程分为Scan和Find两个阶段，其中Find阶段又分有Listen和Search两个状态，下面分别进行详细讲解。

Search State
搜索状态，在这个状态中，设备会分别向1、6、11频道发送包含P2P IE信息的Probe Request帧，这几个频段被称为Social Channels。

Listen State
监听状态，在这个状态中，设备会在1、6、11频段中随机选择一个进行监听，若收到带有P2P IE信息的Probe Request帧，则会发出Probe Response帧进行响应）。值得一提的是，设备一旦选择好监听的频段，则在整个发现流程中都不会改变。

Scan Phase
扫描阶段，P2P Device会向各个频段发送Probe Request帧，在这个阶段中，设备只发送而不会响应Probe Request帧，完成后进入下一阶段，即Find阶段。

Find Phase
发现阶段，从名字上看，发现和扫描差不多，但实际上它们的工作大不相同。在这个阶段中，设备会在Listen State和Search State两个状态之间来回切换。在Search State，设备发出Probe Request帧，而在Listen State，设备接收Probe Request帧并发出Probe Response帧进行响应。

注意
为什么选择1、6、11频段作为Social Channels，涉及到了物理层的知识，有兴趣的可以自己了解一下。另外，只有在同一频段上，设备间才能交换信息。

下图为Device Discovery的完整流程图。

通过上图可以了解Device Discovery的完整流程：

• 上层发送开始发现的命令后，设备首先会进入Scan阶段，向各个频段发送Probe Request帧。
• 接着进入Find阶段的Listen状态，可以看到设备1和设备2的监听的频段并不相同（设备1监听channel 1，设备2监听channel 6），而且Listen状态的持续时间为100TU的随机整数倍，这个整数在minDiscoverableInterval和maxDiscoverableInterval之间，默认为1和3，而厂商可以修改这两个值。随机是为了避免设备同时进入Listen状态和Search状态，导致始终无法发现对方。
• 接着切换到Search状态（设备1），分别向1、6、11频段发送Probe Request帧，因为设备2监听的是频段6，所以只能接收到设备1在频段6发出的Probe Request帧，并回复Probe Response帧，设备1收到Probe Response帧后，便通知上层成功发现设备。

Group Formation

完成设备发现之后，就可以进行组协商了。上面提到组协商的主要作用是决定哪个设备当GO，并创建一个新的组。整个协商过程包括三次握手，如下图所示。

可以看到GO Negotiation Request帧和GO Negotiation Response帧中包含了一个Group Owner Intent属性，这个属性代表设备成为GO的渴望程度，最大值为15（15表示该设备一定要成为GO）。设备间通过比较Group Owner Intent属性的值决定谁成为GO，规则如下。

• 当两个设备的Group Owner Intent属性的值不相等时，值大的成为GO。
• 若两设备的值相等，则判断是否小于15，若小于15，Tie breaker bit是1的成为GO。
• 若两设备的值都是15，说明两个设备都想要成为组员，则此次组协商失败。