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智能家居/家電現(xiàn)階段還處于普及階段,由于家庭wifi網(wǎng)絡(luò)的普及,目前普遍采用wifi與路由器完成連接,與手機(jī)/云端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互.

智能硬件,如智能插座,智能空調(diào),智能空氣凈化器由于不具備人機(jī)交互界面,不能像電腦一樣的搜索/選擇指定路由器,輸入連接密碼的界面,所以必須先解決正確連接路由問題;

目前流行的wifi配置模式一般有以下2種:

1:智能硬件處于AP模式,手機(jī)用于station模式,手機(jī)連接智能插座的AP后組成局域網(wǎng),手機(jī)發(fā)送需要連接路由的SSID及密碼至智能插座,智能硬件主動(dòng)去連接指定路由后,完成連接

2:一鍵配置(smartconfig)模式:智能硬件處于混雜模式下,監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)中的所有報(bào)文;手機(jī)APP將SSID和密碼編碼到UDP報(bào)文中,通過廣播包或組播報(bào)發(fā)送,智能硬件接收到UDP報(bào)文后解碼,得到正確的SSID和密碼,然后主動(dòng)連接指定SSID的路由,完成連接

以上兩種方式都可以達(dá)到讓智能硬件連接至指定路由的效果,但是AP模式需要手動(dòng)切換手機(jī)wifi連接的網(wǎng)絡(luò),先連接智能硬件的AP網(wǎng)絡(luò),配置完成后再恢復(fù)連接正常wifi網(wǎng)絡(luò).有一定的復(fù)雜性;

但是smartconfig由于路由器品牌及手機(jī)品牌眾多,存在一定的兼容性問題,所以目前一般廠家仍保留AP模式,作為smartconfig失敗后的備用配網(wǎng)方案;

下面重點(diǎn)講解一下一鍵配置模式原理及應(yīng)用;當(dāng)前主流IOT的wifi方案有:

?	廠商	芯片方案	技術(shù)名稱	發(fā)包方式
1	TI?	CC3200	SmartConfig	往某一固定IP發(fā)udp包
2	高通	QCA4004/QCA4002	SmartConnection	?
3	聯(lián)發(fā)科MTK	MTK7681	SmartConnection	組播地址編碼
4	MARVELL	MC200+8801/MW300	EasyConnect	組播地址編碼
5	Reltek	AMEBA	SimpleConfig	組播地址編碼
6	樂鑫	Esp8266	SmartConfig	組播,通過長(zhǎng)度編碼
7	新案線	NL6621	SmartConfig	組播地址編碼
8	微信	?	AirKiss	全網(wǎng)廣播,通過長(zhǎng)度編碼

?

這個(gè)功能最早是TI提出并應(yīng)用于CC3200上;不過從原理上講,只要芯片驅(qū)動(dòng)支持開啟混雜模式(WiFi?Promiscuous),就可以支持一鍵配網(wǎng)功能,只是各個(gè)廠家叫法及實(shí)現(xiàn)編碼方式不同而已;

手機(jī)編碼發(fā)送采用有UDP組播或廣播,不同的發(fā)送方式和編碼,對(duì)應(yīng)的解碼過程也不一樣.,當(dāng)前測(cè)試發(fā)現(xiàn),微信是通過UDP廣播包實(shí)現(xiàn)的;TI是通過往一固定IP地址發(fā)送udp包;其他芯片廠家提供的一般為UDP組播方式;

由于無線數(shù)據(jù)傳播必定是廣播的,所以必然可以被監(jiān)聽到;如果AP沒有加密的話,UDP直接可以把相關(guān)的信息發(fā)送出來.但是路由器AP一般都是加密的,而且加密方式不固定.wifi模塊在無法直接解析出數(shù)據(jù)包

我們通過分析802.11的MAC幀格式,可以知道,鏈路層載荷數(shù)據(jù)(即網(wǎng)絡(luò)層的頭部及網(wǎng)絡(luò)層數(shù))在數(shù)據(jù)幀中是清晰可見的,只要接到到802.11幀就可以立刻提取出載荷數(shù)據(jù).

常見兩種數(shù)據(jù)幀格式:

Station?to?AP

?

AP?to?Station

?

?

DA:目標(biāo)MAC地址

SA:源MAC地址

LENGTH:表示后面數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度

LLC:表示LLC頭

SNAP:表示3byte的廠商代碼和2byte的協(xié)議類型表示

DATA:載荷數(shù)據(jù)

FCS:幀檢驗(yàn)序列

發(fā)送端:可以采用2種不同的編碼發(fā)送方式UDP廣播和組播;

一:UDP廣播:小規(guī)模測(cè)試后,發(fā)現(xiàn)當(dāng)前只有微信的AirKiss采用了全網(wǎng)廣播模式,為啥微信會(huì)采用廣播模式,原因未知;TI采用的是固定IP地址的UDP數(shù)據(jù)包,原理和微信基本一致;

從802.11幀格式分析中獲知,無線信號(hào)監(jiān)聽方的角度來說,不管無線信道有沒有加密,DA、SA、LENGTH?、LLC、SNAP、FCS字段總是暴露的，因此信號(hào)監(jiān)聽方可以從這6個(gè)字段獲取有效信息.從發(fā)送方講,由于操作系統(tǒng)的限制,如果采用廣播只剩下LENGTH發(fā)送方可通過改變其所需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度進(jìn)行控制.所以只要指定出一套利用長(zhǎng)度編碼的通訊協(xié)議,就可利用數(shù)據(jù)包的Lenght字段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞;

?

二:UDP組播:

組播地址是保留的D類地址從224.0.0.0-239.255.255.255

IP地址與MAC地址映射關(guān)系為:將MAC地址的前25位設(shè)定為01.00.5e,而MAC地址的后23位對(duì)應(yīng)IP地址的位;

故發(fā)送端可以將數(shù)據(jù)編碼在組播ip的后23bit中,通過組播包發(fā)送,接收端進(jìn)行解碼即可;

?

接收端進(jìn)入一鍵配置功能后,wifi智能硬件從信道1開始監(jiān)聽路由上的數(shù)據(jù),如當(dāng)前監(jiān)聽信道有符合規(guī)則的數(shù)據(jù)包,就停止信道切換,停留在當(dāng)前信道接收完全部數(shù)據(jù).否則就依次切換至信道2.3.4....直到信道14后又從信道1開始繼續(xù)監(jiān)聽依次循環(huán);

當(dāng)然,wifi智能硬件可以在開啟混雜模式之前,先行掃描當(dāng)前環(huán)境下存在的AP獲取所有當(dāng)前AP的信道,然后只對(duì)當(dāng)前掃描到的信道進(jìn)行依次監(jiān)聽,如當(dāng)前環(huán)境下只存在2個(gè)路由,分別在1.6信道,只需輪流掃描channel1和channel6,這樣可以提高配置效率

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的wifi一键配网smartconfig原理及应用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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