CN112261591B - 一种快速稳定一键配置wifi的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速稳定一键配置wifi的方法，包括：信息采集阶段，智能设备扫描AP信息，对采集到的每个AP的ssid进行crc运算，得到crc校验码，并与ssid配对记录；轮询监听所有channel中的网络数据包；channel锁定阶段，智能设备接收到目标udp组播包且满足锁定条件时，停止channel切换，锁定当前channel持续监听；数据获取阶段，智能设备在锁定的channel中抓取组播包，并对所述组播包的目标mac地址字段进行解析，最终获取所述目标AP的crc校验码以及psw等信息。本发明将一键配置wifi过程分为三个阶段，对其中channel锁定、数据获取阶段实施不同的编码方式，提高了锁定channel的准确性，减少了实际数据传输量，并通过重新设计的数据获取编码规则有效屏蔽干扰同时提高了配网成功率。

Description

一种快速稳定一键配置wifi的方法

【技术领域】

本发明属于无线设备配网和改性技术领域，尤其涉及一种快速稳定一键配置wifi的方法。

【背景技术】

智能设备联网是IoT实现“万物互联”的基础性功能，无线网络由于其灵活性、便捷性以及组网成本低等特点，现已广泛用于家居、工业、医药等领域的智能设备上。为解决无输入端口的智能设备无线联网的问题以及操作的便捷性，一键配置wifi技术应运而生。

当前对一键配置wifi实现方法各不相同，根据UDP包类型以及编码字段的不同，大致可以分为三类：1)组播地址编码，对组播udp包的地址字段进行编码，目前使用最为广泛，主要包括联发科MTK的SmartConnection、MARVELL的EasyConnection、Reltek的SimpleConfig等方案；2)组播长度编码，对组播udp包的length字段进行编码，以乐鑫Esp8266芯片中的SmartConfig方案为主要代表；3)广播长度编码，全网广播的方式发包并对广播UDP包长度字段编码，由微信AirKiss提出的一种实现方法。

由上述可知，实现一键配置wifi方式多种多样，即使对同类型UDP包的同一字段编码，各方案的编码方式也完全不同，方案间互不兼容。当前组播地址编码由于单个UDP包中可编码位数多，编解码算法实现简单等优点应用最广，但抗干扰差且易破解，无AP信道锁定阶段，同一局域网内若多个AP同时进行一键配网操作，则AP信息获取会出现错乱。而对length字段编码的方法实现中，微信的AirKiss算法比较完善，但接受过程分为多个阶段(guide、magic、prefix以及数据传输阶段)，且每个阶段需要连续顺序接收到特定顺序的udp包，才能处理并进入下一阶段，网络丢包率在30％～40％情况下也需要较长时间才能完成psw和ssid数据的接收，当网络丢包率达到50％，就已经很难完成wifi配置功能了。

【发明内容】

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种快速稳定一键配置wifi的方法。

本发明采用的技术方案具体如下：

一种快速稳定一键配置wifi的方法，包括以下步骤：

步骤1：客户控制端获取目标AP的SSID和无线密码psw，连接所述目标AP，并计算所述SSID的crc校验码，基于所述crc校验码和无线密码psw，生成预编码的多个udp组播包；

所述组播包包括3个符合预定锁定条件的锁定包、1个用于存储crc校验码的校验码包，以及1个用于存储psw长度n的长度包、n个用于存储psw字符的密码包；其中，所述组播包使用其mac地址字段的低23位来存储其对应的数据信息；

步骤2：客户控制端将生成的所述多个组播包发送给目标AP，所述目标AP在无线局域网中转发所述组播包；

步骤3：信息采集阶段，智能设备的wifi芯片扫描附近存在的所有AP信息，采集每个AP的ssid以及相应channel等主要信息，对所述每个AP的ssid字符串进行crc运算，得到crc校验码，并与ssid配对记录；

步骤4：channel锁定阶段，所述智能设备将其wifi芯片设定为Monitor模式，循环重复切换记录的channel，被动接收当前channel中的网络数据包，筛选出其中的组播包；

步骤5：所述智能设备对当前channel中的组播包进行顺序存储，当存储的组播包数量达到3个时，按照预定的锁定条件进行锁定判断，如果满足锁定条件，则停止channel切换，锁定当前channel持续监听；

步骤6：数据获取阶段，所述智能设备保持所述wifi芯片为Monitor模式，监听当前channel中的所有网络数据包，筛选出其中组播包，并对所述组播包的mac地址字段的低23位进行解析处理，最终获取所述目标AP的crc校验码以及psw；

步骤7：所述智能设备将数据获取阶段获得的crc校验码和信息采集阶段计算出的crc校验码进行逐一匹配，查找到相同校验码在信息采集阶段对应存储的ssid，基于该ssid和数据获取阶段获得的psw，所述智能设备连接该ssid对应的目标AP。

进一步地，所述客户控制端为智能手机上安装的APP。

进一步地，所述组播包的mac地址字段的高24位为0x01005e，所述方法基于mac地址字段的高24位来筛选组播包。

进一步地，客户控制端设置所述锁定包的mac地址为0x01-00-5e-01-0a-64，并分别设置三个锁定包的length字段，第一个锁定包的length字段编码为1，第二个锁定包的length字段编码为10，第三个锁定包的length字段编码为100。

进一步地，所述锁定条件为：

三个组播包的mac地址字段为0x01-00-5e-01-0a-64，并且

第二个组播包长度-第一个组播包长度＝9，并且

第三个组播包长度-第二个组播包长度＝90。

进一步地，所述校验码包、长度包和密码包的mac地址字段的编码规则如下：

①16-22位:序号，用于标识mac地址字段低23位包含数据的具体作用，

对应关系如下：

0:该组播包用于存储psw字符串总长度n；

1～n:该组播包存储的字符在psw中的索引值；

127:该组播包用于存储ssid的crc校验码。

②8-15位:作为有效组播包的过滤条件，有效组播包根据所述序号不同，有两种可能值：

所述序号为127时:赋值为0；

所述序号为0～126时:赋值为8位crc校验码。

③0-7位:低8位，基于所述序号的标识规则存储有效数据。

进一步地，所述步骤2包括：所述目标AP接收到所述n+5个组播包，然后在其所使用的channel内，按照所述n+5个组播包的顺序，循环往复的发送所述n+5个组播包。

进一步地，所述步骤4中，所述智能设备每50ms间隔时间进行一次channel切换。

进一步地，所述步骤6包括：

步骤6.1：解析校验码包，即解析并获取到mac地址字段的低23位中16～22位、8～15位值分别是0x7f、0x00的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0～7位数据作为目标AP的ssid的crc校验码；

步骤6.2：解析长度包，即解析并获取mac地址字段的低23位中16～22位值是0x00，且8～15位值等于所述crc校验码的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0～7位数据作为psw的长度数据n；

步骤6.3：解析密码包，即解析并获取mac地址字段低23位中16～22位值在0x01～0x7e范围内，且8～15位值等于所述crc校验码的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0～7位数据作为psw的字符数据，并且其mac地址字段的16～22位值是该字符在psw中的索引值。

进一步地，智能设备在信息采集阶段，将其wifi芯片设定为Managed模式。

本发明的有益效果是：

同时使用了网络包length、地址字段两种编码方式，并将配网过程分为channel锁定与数据获取两个阶段，既解决length字段编码复杂以及成功率低等问题，又使地址字段编码时channel锁定不稳定且数据间易相互干扰的缺点得到改善；

channel锁定阶段通过length以及地址字段编码标识目标AP所在channel并以此将信道锁定，可以准确高效锁定到目标channel；

数据接收阶段通过对地址字段重新设计编码规则，以ssid的8位crc校验码取代ssid字符串，减少了数据传输量，同时利用接收到的crc校验码作为后续网络包过滤条件，有效屏蔽了干扰，同时加大了数据恶意破解难度。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明的系统框架示意图。

图2是本发明智能设备执行本发明方法的流程。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

参见附图1，其示出了实现本发明方法的系统框架示意图，该系统包括客户控制端、一个或多个无线路由器(以下简称AP)以及智能设备。

其中，客户控制端用于基于无线路由器的配置(包括无线路由器的SSID以及无线密码)生成预编码的组播包。优选的，所述客户控制端为智能手机上安装的一个APP。

本发明的所述无线路由器为wifi路由器，其基于IEEE 802.11协议频段覆盖2.400～2.4835GHz，包括14个channel信道，相邻channel间频率有重叠，正常情况下监听其中相间隔的8个channel即可获取所有AP发送的网络包。

所述智能设备包括wifi芯片，可以基于wifi进行无线网络数据包的收发，并且通过执行本发明的方法可以一键配置wifi，从而接入相应的AP。所述智能设备可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等等。

基于上述系统结构，下面详细说明本发明方法的实现过程。

步骤1：客户控制端获取目标AP的SSID和无线密码psw，连接所述目标AP，并计算所述SSID的crc校验码，基于所述crc校验码和无线密码psw，生成预编码的多个udp组播包。

例如，所述客户端控制端是一个手机APP，则运行该APP，在该APP中输入目标AP的SSID和psw，该APP可以连接所述目标APP，同时也可以自动计算出SSID的crc校验码。

本发明通过对ssid字符串中字符逐个叠加计算最终得到8位crc校验码，当然也可以采用其他方式计算，本发明对具体的计算方式不做限制，但是计算得到的校验码的长度都限制为8位。

基于该crc校验码和psw，客户控制端生成多个udp组播包，使用组播包中来编码相关信息。

需要说明的是，组播包目前使用的协议基本都是IEEE名下的，默认情况下组播包中携带的mac地址字段均是以0x01005e作为高24位，低23位由ip地址低23位填充，通过该低23位即可对所述组播网络包的mac地址字段进行编码。也就是说，我们可以使用组播包中mac字段的低23位来存储我们需要发送的数据。对于组播包的接收方而言，其可以通过所述mac地址字段的高24位来筛选出组播包，然后解析其低23位作为组播包的编码数据。

设psw的长度为n(即psw包括n个字符)，则客户控制端需要生成n+5个组播包。

第1-3个组播包是三个用于channel锁定的组播包(以下称为锁定包)，设置三个锁定包的mac地址为0x01-00-5e-01-0a-64，并分别设置三个锁定包的length字段，第一个锁定包的length字段编码为1，第二个锁定包的length字段编码为10，第三个锁定包的length字段编码为100。这样，智能设备在监听channel时，可以通过mac地址字段筛选出锁定包，并使用连续3个锁定包的length字段作为锁定条件。

需要说明的是，length字段编码由于受最大传输单元(MTU)的限制，最大可编码位数为10bits，但实际传输中网络包长度与丢包率以及乱序率成正比，因此本发明实施例选择length字段可编码位数为7bits即可满足要求。

第4个组播包用于对上述8位crc校验码进行编码(以下称为校验码包)，具体的，使用校验码包的mac地址的低23位进行编码，其中第0-7位为所述8位crc校验码，第8-15位都为0，第16-22位为0x7f(考虑到psw的长度限制，因此以7位最大值作为所述检验码包的标识)。

第5个组播包用于存储psw的长度n(以下称为长度包)，具体的，使用长度包的mac地址的低23位进行编码，其中第0-7位为所述长度n的值，第8-15位为所述8位crc校验码，第16-22位都为0(即以0作为长度包的标识)。

第6至第n+5个组播包中的每个组播包分别用于存储psw中的一个字符(以下称为密码包)。具体的，第i个密码包用于存储psw的第i个字符(即字符在psw中的索引值)，该密码包的第0-7位为psw的第i个字符的编码，第8-15位为所述8位crc校验码，第16-22位为i。

总之，上述第4到第n+5个组播包中mac地址字段的编码规则如下：

①16-22位:序号，用于标识mac地址字段低23位包含数据的具体作用，

对应关系如下：

0:该组播包用于存储psw字符串总长度n；

1～n:该组播包存储的字符在psw中的索引值；

127:该组播包用于存储ssid的crc校验码。

②8-15位:作为有效组播包的过滤条件，有效组播包根据所述序号不同，有两种可能值：

所述序号为127时:赋值为0；

所述序号为0～126时:赋值为8位crc校验码。

③0-7位:低8位，用于存储有效数据，使用所述序号标识规则对应解析。

步骤2：客户控制端将生成的所述多个组播包发送给目标AP，所述目标AP在无线局域网中转发所述组播包。

具体的，所述目标AP接收到所述n+5个组播包，然后在其所使用的channel信道内，按照所述n+5个组播包的顺序，循环往复的发送所述n+5个组播包，因而监听该channel的智能设备可以接收到这些组播包。

上述步骤1-2涉及的是客户控制端和AP执行本发明的方法的过程，之后智能设备接收所述组播包，进行解码并最终得到所述crc校验码以及psw信息，实现wifi自动配置。具体的，参见附图2，其示出的是本发明智能设备执行本发明方法的流程，智能设备的执行流程包括三个阶段：信息采集阶段、channel锁定阶段以及数据获取阶段。

步骤3：信息采集阶段，智能设备的wifi芯片扫描附近存在的所有AP信息，采集每个AP的ssid以及相应channel等主要信息，对所述每个AP的ssid字符串进行crc运算，得到8位crc校验码，并与ssid配对记录。

具体的，智能设备在信息采集阶段，将其wifi芯片设定为Managed模式，主动对周围局域网内所有AP进行扫描与信息采集，并完成信息记录，包括每个AP的SSID及其对应的channel。

智能设备使用与所述客户控制端完全相同的8位crc校验码算法，对所有采集到的AP的ssid分别进行crc校验码计算，保证在ssid字符串相同时计算出的crc校验码也相同，完成后与ssid配对记录。

步骤4：channel锁定阶段，所述智能设备将其wifi芯片设定为Monitor模式，循环重复切换记录的channel，被动接收当前channel中的网络数据包，筛选出其中的组播包。

优选的，所述智能设备每50ms间隔时间进行一次channel切换。当切换到某个channel时，所述智能设备监听该channel中的所有网络数据包，检测每个网络数据包的mac地址字段，如果mac地址字段的高24位为0x01005e，则说明该网络数据包是组播包。

步骤5：所述智能设备对当前channel中的组播包进行顺序存储，当存储的组播包数量达到3个时，按照预定的锁定条件进行锁定判断，如果满足锁定条件，则停止channel切换，锁定当前channel持续监听。

具体的，所述智能设备读取所述存储的组播包的length字段(即该组播包的长度)以及mac地址字段，所述锁定条件是：

三个组播包的mac地址字段为0x01-00-5e-01-0a-64，并且

第二个组播包长度-第一个组播包长度＝9，并且

第三个组播包长度-第二个组播包长度＝90。

当连续3个组播包满足上述锁定条件时，说明从当前channel中接收到了三个锁定包，则所述智能设备锁定到当前channel，持续监听并获取后续的组播包。

步骤6：数据获取阶段，所述智能设备保持所述wifi芯片为Monitor模式，监听当前channel中的所有网络数据包，筛选出其中组播包(即包中mac地址字段的高24位为0x01005e)，并对所述组播包的mac地址字段的低23位进行解析处理，最终获取所述目标AP的crc校验码以及psw等信息。

具体的，解析过程可以对应于步骤1中所生成的第4至第n+5个组播包，具体解析过程如下：

步骤6.1：解析校验码包，即解析并获取到mac地址字段的低23位中16～22位、8～15位值分别是0x7f、0x00的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0～7位数据作为目标AP的ssid的crc校验码。

步骤6.2：解析长度包，即解析并获取mac地址字段的低23位中16～22位值是0x00，且8～15位值等于所述crc校验码的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0～7位数据作为目标AP的无线密码(psw)的长度数据n。

步骤6.3：解析密码包，即解析并获取mac地址字段低23位中16～22位值在0x01～0x7e范围内，且8～15位值等于所述crc校验码的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0～7位数据作为无线密码的字符数据，并且其mac地址字段的16～22位值是该字符在psw中的索引值。

在获取了n个字符，以及每个字符在psw中的索引后，所述智能设备就可以组合所述n个字符，获得目标AP的无线密码psw。

步骤7：所述智能设备将数据获取阶段获得的crc校验码和信息采集阶段计算出的crc校验码进行逐一匹配，查找到相同校验码在信息采集阶段对应存储的ssid，基于该ssid和数据获取阶段获得的psw，所述智能设备连接该ssid对应的目标AP。

至此，本发明的智能设备就可以通过监听channel，自动连接上客户控制端所配置的wifi，实现了快速稳定一键配置wifi的目标。

上述方法同时使用了网络包length、地址字段两种编码方式，并将配网过程分为channel锁定与数据获取两个阶段，既解决length字段编码复杂以及成功率低等问题，又使地址字段编码时channel锁定不稳定且数据间易相互干扰的缺点得到改善。

channel锁定阶段通过length以及地址字段编码标识目标AP所在channel并以此将信道锁定，可以准确高效锁定到目标channel。

数据接收阶段通过对地址字段重新设计编码规则，以ssid的8位crc校验码取代ssid字符串，减少了数据传输量，同时利用接收到的crc校验码作为后续网络包过滤条件，有效屏蔽了干扰，同时加大了数据恶意破解难度。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1.一种快速稳定一键配置wifi的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：客户控制端获取目标AP的SSID和无线密码psw，连接所述目标AP，并计算所述SSID的crc校验码，基于所述crc校验码和无线密码psw，生成预编码的多个udp组播包；

所述组播包包括3个符合预定锁定条件的锁定包、1个用于存储crc校验码的校验码包，以及1个用于存储psw长度n的长度包、n个用于存储psw字符的密码包；其中，所述组播包使用其mac地址字段的低23位来存储其对应的数据信息；

步骤2：客户控制端将生成的所述多个组播包发送给目标AP，所述目标AP在无线局域网中转发所述组播包；

步骤3：信息采集阶段，智能设备的wifi芯片扫描附近存在的所有AP信息，采集每个AP的ssid以及相应channel等主要信息，对所述每个AP的ssid字符串进行crc运算，得到crc校验码，并与ssid配对记录；

步骤4：channel锁定阶段，所述智能设备将其wifi芯片设定为Monitor模式，循环重复切换记录的channel，被动接收当前channel中的网络数据包，筛选出其中的组播包；

步骤5：所述智能设备对当前channel中的组播包进行顺序存储，当存储的组播包数量达到3个时，按照预定的锁定条件进行锁定判断，如果满足锁定条件，则停止channel切换，锁定当前channel持续监听；

其中，所述锁定条件为：连续三个组播包的mac地址字段为0x01-00-5e-01-0a-64，并且

第二个组播包长度-第一个组播包长度=9，并且

第三个组播包长度-第二个组播包长度=90；

步骤6：数据获取阶段，所述智能设备保持所述wifi芯片为Monitor模式，监听当前channel中的所有网络数据包，筛选出其中组播包，并对所述组播包的mac地址字段的低23位进行解析处理，最终获取所述目标AP的crc校验码以及psw；

步骤7：所述智能设备将数据获取阶段获得的crc校验码和信息采集阶段计算出的crc校验码进行逐一匹配，查找到相同校验码在信息采集阶段对应存储的ssid，基于该ssid和数据获取阶段获得的psw，所述智能设备连接该ssid对应的目标AP。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客户控制端为智能手机上安装的APP。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，所述组播包的mac地址字段的高24位为0x01005e，所述方法基于mac地址字段的高24位来筛选组播包。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，客户控制端设置所述锁定包的mac地址为0x01-00-5e-01-0a-64，并分别设置三个锁定包的length字段，第一个锁定包的length字段编码为1，第二个锁定包的length字段编码为10，第三个锁定包的length字段编码为100。

5.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，所述校验码包、长度包和密码包的mac地址字段的编码规则如下：

① 16-22 位: 序号，用于标识mac地址字段低23位包含数据的具体作用，对应关系如下：

0:该组播包用于存储psw字符串总长度n；

1~n:该组播包存储的字符在psw中的索引值；

127:该组播包用于存储ssid的crc校验码；

② 8-15 位: 作为有效组播包的过滤条件，有效组播包根据所述序号不同，有两种可能值：

所述序号为127时: 赋值为0；

所述序号为0~126时: 赋值为8位crc校验码；

③ 0-7位: 低8位，基于所述序号的标识规则存储有效数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：所述目标AP接收到所述n+5个组播包，然后在其所使用的channel内，按照所述n+5个组播包的顺序，循环往复的发送所述n+5个组播包。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述智能设备每50ms间隔时间进行一次channel切换。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6包括：

步骤 6.1：解析校验码包，即解析并获取到mac地址字段的低23位中16~22位、8~15位值分别是0x7f、0x00的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0~7位数据作为目标AP的ssid的crc校验码；

步骤6.2：解析长度包，即解析并获取mac地址字段的低23位中16~22位值是0x00，且8~15位值等于所述crc校验码的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0~7位数据作为psw的长度数据n；

步骤6.3：解析密码包，即解析并获取mac地址字段低23位中16~22位值在0x01~0x7e范围内，且8~15位值等于所述crc校验码的组播包，并存储其mac地址字段低23位的0~7位数据作为psw的字符数据，并且其mac地址字段的16~22位值是该字符在psw中的索引值。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，智能设备在信息采集阶段，将其wifi芯片设定为Managed模式。

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