CN103327030A - 一种利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法，其特点是将需要传输的信息采用Wi-Fi报文长度进行编码并以UDP协议构建数据包，然后利用Wi-Fi网络向一个以上的Wi-Fi网外设备发送数据进行信息的传输，接收方根据发送方的预定义进行反编码，准确地还原出传输的信息。本发明与现有技术相比具有不影响数据发送方当前的Wi-Fi网络连接，可以同时向多个Wi-Fi网络外的设备发送数据，在不改变Wi-Fi标准通讯协议的基础上，使需要通讯的两个Wi-Fi设备不组建网络就可以进行信息的传输，也可应用于其它加密的无线网络中的设备向网络之外的设备发送数据。

Description

一种利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法。
背景技术
Wi-Fi无线通讯技术在电脑、智能手机和平板电脑领域已经得到了非常广泛的应用。随着物联网技术的逐步发展，各种类型的嵌入式计算机系统，如传感器，玩具，医疗设备等，开始使用Wi-Fi技术来实现无线网络通讯和互联网接入。Wi-Fi网络使用共享网络媒体，只有拥有同样的网络名称和数据加密方式的设备才能够互相通讯。但是人们却常常需要对Wi-Fi网络之外的设备传递数据，比如，向没有加入当前Wi-Fi网络的设备发送组网信息，使他们能够加入网络。由于发送者发送的无线网络数据包通过Wi-Fi无线射频发送时，无线信道上还存在其他正在通讯的设备发送的无线数据。在传统的模式下，接收者必须接收所有的数据包，通过分析这些数据包的目的地址来获取发送给自己的数据。但是如果接收者和发送者不在一个无线网络中，就无法正常地解析无线数据包的内容。尤其大部分Wi-Fi网内的数据是加密的，在没有获得密钥的情况下，网外设备是无法正常解析的。另外，正常的Wi-Fi数据包的传递是按照网络地址传递的，网外设备不能获取合法的网络地址，所以数据包不能正确地传递到这些设备。因此，直接通过Wi-Fi网内的数据传输是无法实现的。
现有技术一般采用增加其它通讯设备或组建网络，实现与Wi-Fi网外设备的信息传输。如采用蓝牙则大大增加设备的成本，组建网络虽然不会增加设备费用，但操作非常繁琐，它需要将当前使用的Wi-Fi网络断开后与需要通讯的设备联网，然后将数据传输后重新恢复原先的Wi-Fi网络，使得当前正常使用Wi-Fi网络的数据传输完全中断。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法，采用Wi-Fi报文长度编码方式进行数据的传输，在不改变Wi-Fi标准通讯协议的基础上，使需要通讯的两个Wi-Fi设备不组建网络就可以进行信息的传输，不会影响数据发送方当前的Wi-Fi网络连接，可以同时向多个Wi-Fi网络外的设备发送数据，也可应用于其他加密的无线网络中的设备向网络之外的设备发送数据。 
本发明的目的是这样实现的： 一种利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法，其特点是将需要传输的信息采用数据包的长度来表示，使用UDP作为数据发送的协议，然后利用Wi-Fi网络向一个以上的Wi-Fi网外设备发送UDP数据包进行信息的传输，接收方根据预定义的发送方编码进行反编码，准确地还原出传输的信息，其具体操作步骤如下： 
（1）、数据的重编码
在发送的数据中增加一串接收双方约定的具有明显特征的数据序列进行重编码。 
（2）、构建数据包
将上述重编码的特征数据构建为一系列数据包，使每个数据包长度等于要发送的数据。 
（3）、数据包的发送 
采用TCP/IP协议将上述数据包以UDP协议递交到Wi-Fi驱动程序，通过无线射以较高的频率向指定地址持续发送这些数据包，且每个数据包的间隔时间不大于50微秒。 
（4）、数据包的接收
接收方顺序监听所有Wi-Fi频段上的Wi-Fi报文，对获取的Wi-Fi报文进行过滤，并读取长度，通过匹配特征数据序列，以决定发送方所使用的无线频段、MAC地址以及Wi-Fi报文长度和UDP数据包长度的转换关系，接收这个无线频段上的所有Wi-Fi报文。 
（5）、重构原始数据
对发送方的MAC地址信息再次进行过滤，将获取Wi-Fi报文的长度转换成UDP数据包长度，由UDP数据包长度获取信息，从而可靠地接收到通过Wi-Fi报文长度编码的数据，然后根据发送方的预定义进行反编码，准确地还原出原始数据。 
所述指定地址为无线局域网的网关地址或UDP组播地址。
所述过滤采用数据包类型等于0x10(Data)； To DS参数等于1,；From DS参数等于0的方式。
本发明与现有技术相比具有不影响数据发送方当前的Wi-Fi网络连接，可以同时向多个Wi-Fi网络外的设备发送数据，在不改变Wi-Fi标准通讯协议的基础上，使需要通讯的两个Wi-Fi设备不组建网络就可以进行信息的传输，也可应用于其它加密的无线网络中的设备向网络之外的设备发送数据。
附图说明
图1为本发明操作流程图。           
具体实施方式
实施例1
参阅附图1，本发明以传输数据编码为0x10；0x20；0x30；0x40的4个字节数据为例对本发明作进一步的详细说明，具体操作如下： 
（1）、数据的重编码
在发送的数据中增加一串接收双方约定的具有明显特征的数据序列进行重编码，使得要传输的数据有明显的特征，易于接收方识别。
由于发送者发送的无线网络数据包通过Wi-Fi无线射频发送时，无线信道上还存在其他正在通讯的设备发送的无线数据。在传统的模式下，接收者必须接收所有的数据包，通过分析这些数据包的目的地址来获取发送给自己的数据。但是如果接收者和发送者不在一个无线网络中，就无法正常地解析无线数据包的内容，所以接收者只能接收所有的无线数据包。因此，在发送的数据中需要增加一个接收双方约定的数据，以便接收者识别，使接收者能够从大量的接收数据中获取真正需要接收的数据。在传输的信息即原始数据上增加一串有明显特征的数据序列：0x03；0x17；0x03；0x17；0x03； 0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17，这个数据序列就是特征数据，然后再增加一个表示发送数据长度的字节。本例中传输的数据量是4个字节，所以这个数字是0x04，其生成的数据为：0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x04；0x10；0x20；0x30；0x40。
（2）、构建数据包
将上述重编码的特征数据构建为一系列数据包，使每个数据包长度等于要发送的数据。将上述生成的数据构建为25个数据包，数据包内容任意，其长度分别为： 0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x04；0x10；0x20；0x30；0x40。
（3）、数据包的发送 
采用TCP/IP协议将上述数据包以UDP协议递交到Wi-Fi驱动程序，通过无线射以较高的频率向指定地址持续发送这些数据包，且每个数据包的间隔时间不大于50微秒。所述指定地址为无线局域网的网关地址或UDP组播地址，并使用UDP作为数据发送的协议。这样的网络数据包有确定存在的目的地址，并且UDP协议不需要对方应答，这样TCP/IP协议能够正确地发送这些UDP数据包。这些数据包出现在Wi-Fi的无线信道上，虽然数据包的内容是加密的，但是数据包的长度包含了需要传输的信息，接收者从无线信道上获得这些数据包并且通过数据包的长度分析出原始数据。
（4）、数据包的接收
接收方顺序监听所有Wi-Fi频段上的Wi-Fi报文，对获取的Wi-Fi报文进行过滤并读取长度，通过匹配特征数据序列，以决定发送方所使用的无线频段、MAC地址以及Wi-Fi报文长度和UDP数据包长度的转换关系，接收这个无线频段上的所有Wi-Fi报文。由于信息的接收方和信息的发送方不在同一网络，也不知道当前发送方使用的是哪一个频段，所以，接收方只能顺序地监听每一个Wi-Fi频段来获取数据。如果当前频段中不包含接收双方约定的特征数据，就切换到下一个频段进行监听。由于包含有Wi-Fi数据包长度编码的数据包类型只可能是数据帧，并且是由Station发送到AP，所以可以对监听到的数据进行初次过滤，过滤采用数据包类型等于0x10(Data),；To DS参数等于1；From DS参数等于0的方式，这样需要分析的数据量就大大减少了。
解析过滤后的数据包，查找符合约定的特征数据。由于发送者发送的数据包含的特征数据是：0x03 0x17 0x03 0x17 0x03 0x17 0x03 0x17 0x03 0x17 0x03 0x17 0x03 0x17 0x03 0x17 0x03 0x17 0x03 0x17。所以接收者计算每一个MAC地址上发出的0x03 和0x17的次数。如果在某个通道内某一个MAC地址有收到超过5组0x3和0x17的长度的数据，就认为发送者在这个信道正在传输以Wi-Fi报文长度编码的数据。接收方监听的频段，Wi-Fi报文长度和UDP数据包长度的转换关系以及发送者的MAC地址就可以确定下来了，进一步接收这个频段的数据包，直至获取所有数据。
（5）、重构原始数据
对发送方的MAC地址信息再次进行过滤，将获取Wi-Fi报文的长度转换成UDP数据包长度，由UDP数据包长度获取信息，从而可靠地接收到通过Wi-Fi报文长度编码的数据，然后根据发送方的预定义进行反编码，准确地还原出原始数据。 
由于仅接收使用该MAC地址的数据，来重构发送者的原始数据，可能存在数据包的丢失，所以需要按照每次数据包序列号的前后关系，最终构造出一组完整的没有丢失的数据包序列，并且获取这些数据包的长度。通过多次重复的抓包就可以还原出完整的数据，即发送方发送的数据为：0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x03；0x17；0x04；0x10；0x20；0x30；0x40，去除特征数据，最终得到原始的发送数据为：0x10；0x20；0x30；0x40。
本发明在MXCHIP的Wi-Fi模块EMW3161上增加了使用Wi-Fi报文长度编码的数据接收方式，在iPhone 5手机上编写软件将64个字节的数据进行Wi-Fi报文长度编码并且持续循环发送。经过测试，EMW3161模块从开始扫描信道到接收到数据，不超过3秒钟，顺利地实现了数据的传输。如果发送信道能够固定，可以大大加快数据的接收速度。 
以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法，其特征在于将需要传输的信息采用数据包的长度来表示，使用UDP作为数据发送的协议，然后利用Wi-Fi网络向一个以上的Wi-Fi网外设备发送UDP数据包进行信息的传输，接收方根据发送方的预定义进行反编码，准确地还原出传输的信息，其具体操作步骤如下： 
（1）、数据的重编码
在发送的数据中增加一串接收双方约定的具有明显特征的数据序列进行重编码； 
（2）、构建数据包
将上述重编码的特征数据构建为一系列数据包，使每个数据包长度等于要发送的数据； 
（3）、数据包的发送 
采用TCP/IP协议将上述数据包以UDP协议递交到Wi-Fi驱动程序，通过无线射以较高的频率向指定地址持续发送这些数据包，且每个数据包的间隔时间不大于50微秒； 
（4）、数据包的接收
接收方顺序监听所有Wi-Fi频段上的Wi-Fi报文，对获取的Wi-Fi报文进行过滤并读取长度，通过匹配特征数据序列，以决定发送方所使用的无线频段、MAC地址以及Wi-Fi报文长度和UDP数据包长度的转换关系，接收这个无线频段上的所有Wi-Fi报文； 
（5）、重构原始数据
对发送方的MAC地址信息再次进行过滤，将获取Wi-Fi报文的长度转换成UDP数据包长度，由UDP数据包长度获取信息，接收到通过Wi-Fi报文长度编码的数据，然后根据发送方的预定义进行反编码，准确地还原出原始数据。
2.根据权利要求1所述利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法，其特征在于所述指定地址为无线局域网的网关地址或UDP组播地址。
3.根据权利要求1所述利用Wi-Fi报文长度进行信息传输的方法，其特征在于所述过滤采用数据包类型等于0x10(Data),；To DS参数等于1；From DS参数等于0的方式。
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