【ESP32】打造全网最强esp-idf基础教程——16.SmartConfig一键配网

SmartConfig一键配网

一、SmartConfig知识扫盲
       在讲STA课程的时候，我们用的是代码里面固定的SSID和密码去连接热点，但实际应用中不可能这么弄，我们得有办法把家里的WiFi SSID和密码输入到设备里面去，对于带屏带输入设备还好，因为可以人为手动输入，但很多IOT设备都不具备这种能力，因此我们需要其他方法。把SSID和密码告诉给设备，让设备能正确连接WiFi热点接入到物联网的过程，称为配网。

       配网方式有很多种，比如AP配网、蓝牙配网，还有本课介绍的SmartConfig一键配网，SmartConfig对用户来说操作是最简单的配网方式，其配网原理比较巧妙，我们来看下SmartConfig的基本原理到底如何。
       首先要让WiFi芯片处于混杂模式下,监听网络中的所有报文;手机APP将SSID和密码编码到 UDP 报文中,通过广播包或组播报发送,智能硬件接收到 UDP 报文后解码,得到正确的 SSID 和密码,然后主动连接指定 SSID 的路由完成连接。

       具体是如何接收报文的？另外在802.11协议中，MAC帧数据域是加密的，设备没有连上WiFi是无法读取这部分内容的。具体帧格式如下图，我们只关注MAC帧中的数据域（MSDU） 

       解析我们知道这部分数据的长度，这部分数据是由20字节IPv4头部+8字节UDP报文头部+UDP内容组成的IP报文，假如IP报文长度为500字节，则UDP内容长度为500-20-8=472字节，这里我们定义，500字节称为明文长度。 

       我们再制定一个定义，密文长度=明文长度+算法常量，算法常量往往是一个固定值，由APP和WIFI设备默认。 

       假如算法常量是10。现在手机APP要传输1234这个数据，只需要在UDP报文内容中填充（1234-20(Ipv4头)-8(UDP报头)-10（算法常量））个字节即可（内容任意），也就是  

        IP报文总长1224
       Ipv4头：20字节
       UDP头：8字节
       UDP内容：1196字节

       也就是说我们通过UDP广播发送1196个字节就行，内容任意。

       当设备收到这个UDP报文后需要解码，先得到IP报文长度1224，然后我们要加上算法常量10，得到1234，因此设备最终获得了1234这个数据。 

       那么对于设备来说，如何知道这个UDP广播包就是SmartConfig发出的呢？这里涉及到一个前导码的概念，当设备WIFI开启混杂模式时，会在所处环境中快速切换各条信道来抓取每个信道中的数据包，当遇到正在发送前导码数据包的信道时，锁定该信道并继续接收广播数据，直到收到足够的数据来解码出其中的WiFi密码然后连接WiFi，因此前导码一般由几个特殊的字节组成，方便和其他UDP包区分。 

       假设手机APP要发送”test”四个字符，算法常量为16，流程如下：
      1）APP连续发送3个UDP广播包，数据为均为前导码。
      2）APP发送1个UDP广播包，IP报文数据长度为’t’-16。
      3）APP发送1个UDP广播包，IP报文数据长度为’e’-16。
      4）APP发送1个UDP广播包，IP报文数据长度为’s’-16。
      5）APP发送1个UDP广播包，IP报文数据长度为’t’-16。
      6）APP切换WIFI信道重复上述步骤

       上述是数据传输的基本原理，但由于每一家厂商的算法常量、传输内容格式、前导码等都不一样，因此不同厂家之间的SmartConfig一般无