CN104270744A - 无线网络的快速配置系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线网络的快速配置系统及方法，它包括：一台已连接到无线网络的设备，采用信息编码算法将信息编码成不同长度的数据包序列，通过UDP协议间隔100ms重复发送该编码后的数据包序列到无线网络中的路由器；至少另一台未连接到无线网络的设备，其无线网卡设置为监听模式，处在监听模式的未连接到无线网络的设备抓取当前所有无线网络中的数据包，采用信息还原算法分析并得出SSID和密钥，从而顺利的连接到无线网络中的路由器；路由器，接收已连接到无线网络的设备的数据包，不需要对收到的数据包进行处理。本发明配置过程简单，快速可靠，且配置时间比较短，采用了纠错和查找算法，当网络环境一般的时候(丢包率小于70％)，可以实现100％配置成功。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线网络的配置方法，特别是一种快速可靠的无线网络配置方法，具体适用于安防产品、智能家居等无线设备产品进行无线网络的快速配置。
背景技术
目前对无线设备的配置，主要需要告知设备，路由器的SSID和密码，目前主要有以下几种方式：1)通过有线先连接设备，然后登陆WEB界面，输入设备的SSID和密码，此方法的主要缺点是，设备必须支持有线连接方式。2)将设备的WIFI配置为热点(AP)模式，先用手机或者电脑连接此热点，此方法的主要缺点为，电脑或者手机要先连接设备热点，然后发送SSID和密码给设备，设备再去连接路由器，整个过程耗时较长。3)通过摄像头扫描二维码方式，将路由器SSID和密码信息通过手机编码在二维码中，设备通过摄像头扫描手机编码的二维码信息获取路由器SSID和密码，此方法的主要缺点是，摄像头出厂前要先聚焦清楚，而且不同的手机由于分辨率不同导致生成的二维码图案大小、清晰度也不同，使用时候很难找到合适的位置，导致识别成功率很低。4)采用声波方式配置，将路由器SSID和密码信息通过手机编码成一段音频文件，设备端使用MIC采集。并将采集到的音频解码。主要缺点是，设备必须支持音频采集，其次解码算法比较复杂导致嵌入式设备CPU占用率太高，影响其他功能正常使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种快速可靠的无线网络配置方法，主要是通过一台已经连接到路由器上的设备使另一台未连接到该路由器的设备能快速可靠的配置好无线网络而连接到路由器。
本发明采用的技术方案是：无线网络的快速配置系统，它包括：
一台已连接到无线网络的设备，采用信息编码算法将信息编码成不同长度的数据包序列，通过UDP协议间隔100ms重复发送该编码后的数据包序列到无线网络中的路由器；
至少另一台未连接到无线网络的设备，其无线网卡设置为监听模式，处在监听模式的未连接到无线网络的设备抓取当前所有无线网络中的数据包，采用信息还原算法分析并得出SSID和密码，从而顺利的连接到无线网络中的路由器；
路由器，接收已连接到无线网络的设备的数据包，不需要对收到的数据包进行处理。
所述处在监听模式的未连接到无线网络的设备的信道选择顺序为1，6，11，2，3，4，1，6，11，5，7，8，1，6，11，9，10，12，13，以便能快速找到路由器所使用的信道。
一种利用上述无线网络的快速配置系统的配置方法，它包括如下步骤：
1)一台已连接到无线网络的设备，采用信息编码算法将信息编码成不同长度的数据包序列，通过UDP协议间隔100ms重复发送该编码后的数据包序列到无线网络中的路由器，路由器不需要对收到的数据包进行处理；
2)至少另一台未连接到无线网络的设备，其无线网卡设置为监听模式，处在监听模式的未连接到无线网络的设备抓取当前所有无线网络中的数据包，采用信息还原算法分析并得出SSID和密码，从而快速的连接到无线网络中的路由器。
所述信息编码算法是指对包含0到n–1的n个字符的字符串，产生2N个相应的值；具体方法为：
每个字节为一个8位的ASCII字符，将其拆分为高四位和低四位，并为每个字节添加从0开始的序列号并且每次增加它，然后把这个序号作为编码后字节的高位，为每个4位的半字节生成一个高4位为字节本身，8位低字节为当前序号的12位的值。
在发送字符串之前先发送一个同步头信息，并且在字符串结尾添加发送一个校验码和结束符，用来在接收到数据后对数据的准确性进行校验。
所述信息还原算法为：
未连接到无线网络的设备端对抓取的数据包进行过滤，主要通过对MAC地址的绑定，根据接收到的同步头，确定数据发送端即已连接到无线网络的设备的MAC地址，过滤掉其他MAC地址发送的数据包，收到的数据包前6个字节为目的端MAC，7到12个字节为发送端MAC,然后通过判断13到14个字节来过滤掉重复的数据包，对收取到的数据根据编码规则进行解密，最后通过对解析出来的数据对校验码进行校验；校验通过后在字符串中查找关键字找到后认为数据接收成功。
当无线网络不是很好的时候，设备端抓取的数据包中会有部分数据包丢失，未连接到无线网络的设备每次收到不完整的数据序列先保存起来，等数据足够多的时候，可以从中查找出正确的序列。
当设备连接上无线路由器之后便可以通过指定端口接受手机通过UDP协议发送过来的数据，根据收到的手机的IP和设备的MAC，计算出来一个IP，并对这个IP进行冲突校验。
IP地址的计算方法为取MAC地址的后8位异或IP地址的后八位作为该未连接上无线网络的设备的IP地址的后8位，异或是一种算术运算。
本发明的有益效果是：1、采用独有的信息编码算法，保障了通讯的可靠性；2、采用无线信道预测技术，保证了接收端的快速接收；3、采用独有的信息还原算法，保障了在一定的网络丢包的情况下的成功率；4、采用IP地址预测方法，保证了设备的快速上线。该配置过程简单，快速可靠，用户只需要在设备端输入无线密码就可以完成配置，且配置时间比较短从开始配置到设备连接到路由器只需要5S的时间。因为采用了纠错和查找算法，当网络环境一般的时候(丢包率小于70％)，可以实现100％配置成功。
附图说明
图1示出本发明的系统流程图。
图2示出本发明的信道选择示意图。
图3示出本发明数据包选择流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，无线网络的快速配置系统，它包括：
一台已连接到无线网络的设备，采用信息编码算法将信息编码成不同长度的数据包序列，通过UDP协议间隔100ms重复发送该编码后的数据包序列到无线网络中的路由器；
至少另一台未连接到无线网络的设备，其无线网卡设置为监听模式，处在监听模式的未连接到无线网络的设备抓取当前所有无线网络中的数据包，采用信息还原算法分析并得出SSID和密码，从而顺利的连接到无线网络中的路由器；
路由器，接收已连接到无线网络的设备的数据包，不需要对收到的数据包进行处理。
所述处在监听模式的未连接到无线网络的设备的信道选择顺序为1，6，11，2，3，4，1，6，11，5，7，8，1，6，11，9，10，12，13，以便能快速找到路由器所使用的信道。
无线信道也就是常说的无线的“频段(Channel)”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。常用的IEEE802.11b/g/n工作在2.4～2.4835GHz频段，这些频段被分为11或13个信道。当在无线路由器无线信号覆盖范围内有两个以上的无线路由器时，需要为每个无线路由器设定不同的频段，以免共用信道发生冲突。而很多用户使用的无线设备的默认设置都是自动。这样接收端设备要正确接收到发送的数据也要选择正确的信道。
虽然信道数量很多，但是这并不意味着每个通道被使用的概率都是相同的。网络质量除了客户设备无线网卡或无线路由器的质量问题，有一个不容忽视的要素，就是不同的无线网络的信号干扰，使无线网络的性能受影响。所以大多数路由器都会自动选择1，6，11，三个信道。这样可以最大限度的避免路由器直接的干扰。
因此优先选择在1,6,11这三个信道上接收数据，如图2所示。在切换信道的时候采取如下顺序1，6，11，2，3，4，1，6，11，5，7，8，1，6，11，9，10，12，13。这样能最高效率的能找到无线路由器所使用的信道。
一种利用上述无线网络的快速配置系统的配置方法，它包括如下步骤：
1)一台已连接到无线网络的设备，采用信息编码算法将信息编码成不同长度的数据包序列，通过UDP协议间隔100ms重复发送该编码后的数据包序列到无线网络中的路由器，路由器不需要对收到的数据包进行处理；
2)至少另一台未连接到无线网络的设备，其无线网卡设置为监听模式，处在监听模式的未连接到无线网络的设备抓取当前所有无线网络中的数据包，采用信息还原算法分析并得出SSID和密码，从而顺利的连接到无线网络中的路由器。
所述编码后的数据包长度为N，并在N上加一个定值X，X的长度取决于不同的加密类型，同一种加密方式的X为一个固定的值。以此为基础发明的一种把SSID及密钥信息编码成不同长度的数据包序列，使用已连接上无线网络的设备通过UDP协议发送编码后的数据包到路由器。
所述信息编码算法是指对包含0到n–1的n个字符的字符串，产生2N个相应的值；具体方法为：
每个字节为一个8位的ASCII字符，将其拆分为高四位和低四位，并为每个字节添加从0开始的序列号并且每次增加它，然后把这个序号作为编码后字节的高位，为每个4位的半字节生成一个高4位为字节本身，8位低字节为当前序号的12位的值。
在发送字符串之前先发送一个同步头信息，并且在最后字符串结尾添加发送一个校验码和结束符，用来在接收到数据后对数据的准确性进行校验。
本发明采用了独有的信息还原算法，保障了在一定的网络丢包的情况下的成功率。
所述信息还原算法为：未连接到无线网络的设备端对抓取的数据包进行过滤，主要通过对MAC地址的绑定，根据接收到的同步头，确定数据发送端即已连接到无线网络的设备的MAC地址，过滤掉其他MAC地址发送的数据包，收到的数据包前6个字节为目的端MAC，7到12个字节为发送端MAC,然后通过判断13到14个字节来过滤掉重复的数据包，对收取到的数据根据编码规则进行解密，最后通过对解析出来的数据对校验码进行校验；校验通过后在字符串中查找关键字找到后认为数据接收成功。如图3所示。首先未连接无线网络的设备设为监听模式，待接收到数据后，判断数据长度是否为同步头，如果是同步头，则保存源MAC地址；若不是同步头，则表示与保存的MAC地址不一致，即丢弃；如果与保存的MAC地址一致的，接下来决断是否为重复数据，若Y则丢弃，若N则保存数据长度到内存。
当无线网络不是很好的时候，设备端抓取的数据包中会有部分数据包丢失，未连接到无线网络的设备每次收到不完整的数据序列先保存起来，等数据足够多的时候，可以从中查找出正确的序列。
当设备连接上无线路由器之后便可以通过指定端口接受手机通过UDP协议发送过来的数据，根据收到的手机的IP和设备的MAC，计算出来一个IP，并对这个IP进行冲突校验。
IP地址的计算方法为取MAC地址的后8位异或IP地址的后八位作为该未连接上无线网络的设备的IP地址的后8位。
本发明采用了IP地址预测方法，保证了设备的快速上线。
当设备已经获取到SSID和密码并且连接到路由器的时候，以往的方式通常是使用DHCP为设备分配IP,但是网络环境不好的时候导致DHCP分配IP比较慢，本发明又采取了一种IP预分配机制，当设备连接上无线路由器之后便可以通过指定端口接受手机通过UDP协议发送过来的数据，根据收到的手机的IP和设备的MAC，计算出来一个IP,并对这个IP进行冲突校验。
例如接受到的数据为IP:192.168.1.10,NETMASK:255.255.255.0,GW:192.168.1.1这三个信息分别为手机的IP地址，子网掩码，网关。假如设备MAC为00:ac:af:10:33:aa取MAC地址的后8位0xaa异或IP地址的后八位0x0a(10的十六进制)，结果为0xa0(十进制为160)，则设备IP地址为192.168.1.160，然后通过发送ARP包进行冲突校验。使用这种方式提高了未连接到无线网络的设备端获取设备已连接路由器信息的速度。
实施例：
如果一个字符串包含n个字符0到n–1，那么将产生2N个相应的值，比如路由器的SSID为abcd密码为1234。首先把两个信息合成一个字符串“S:abcdP:1234”,每个字节为一个8位的ASCII字符，我们把他拆分为高四位和低四位，例如以ASCII“S”的16进制表示为0x53，高四位为0x5，低四位为0x3。为每个字节添加从0开始的序列号并且每次增加它，然后把这个序号作为编码后字节的高位。那么对于字符串的第i个字节，高四字节为Hi，低四字节为Li。产生两个序列号分别为2i和2i+1的值。计算出每个值的高、低四位，如下表所示：
| Seq. | High | Low |
| 2i | Hi | 2i |
| 2i+1 | Li | 2i+1 |
下面具体演示将字符串“S:abcdP:1234”拆分为高、低四字节。字符串结尾添加校验码和结束符0x00；
现在为每个4位的半字节生成一个高4位为字节本身，8位低字节为当前序号的12位的值。以这种方式产生的每个值就成为了编码后的数据包的长度。使用8位来表示序列号，4位来表示真实的数据。8位作为序号最多可以编码长度为256/2即128个字节的数据，远大于目前SSID加上密码的长度。
所述字符串“S:abcdP:1234”经过编码后的值如下所示：
在发送字符串之前先发送一个同步头信息，一个长度为5050的数据包由手机通过UPD协议发送给路由器，然后发送字符串数据，发送的序列如下：
5050 ------同步头
1280 -----‘S’高4位
769 -----‘S’低4位
770 -----‘:’高4位
2563 -----‘:’低4位
1540 -----‘a’高4位
261 -----‘a’低4位
.....
788 -----‘3’高4位
789 -----‘3’低4位
790 -----‘4’高4位
1047 -----‘4’低4位
24 -----校验码高4位
793 -----校验码低4位
32 -----结束符高4位
33 -----结束符低4位
最后再发送一个校验码，用来在接受到数据后对数据的准确性进行校验。然后进行100ms的延时之后重复发送此序列。
Claims (9)
1.无线网络的快速配置系统，其特征在于它包括：
一台已连接到无线网络的设备，采用信息编码算法将信息编码成不同长度的数据包序列，通过UDP协议间隔100ms重复发送该编码后的数据包序列到无线网络中的路由器；
至少另一台未连接到无线网络的设备，其无线网卡设置为监听模式，处在监听模式的未连接到无线网络的设备抓取当前所有无线网络中的数据包，采用信息还原算法分析并得出SSID和密钥，从而顺利的连接到无线网络中的路由器；
路由器，接收已连接到无线网络的设备的数据包，不需要对收到的数据包进行处理。
2.根据权利要求1所述无线网络的快速配置系统，其特征在于：所述处在监听模式的未连接到无线网络的设备的信道选择顺序为1，6，11，2，3，4，1，6，11，5，7，8，1，6，11，9，10，12，13。
3.一种利用如权利要求1或2所述无线网络快速配置系统的配置方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)一台已连接到无线网络的设备，采用信息编码算法将信息编码成不同长度的数据包序列，通过UDP协议间隔100ms重复发送该编码后的数据包序列到无线网络中的路由器，路由器不需要对收到的数据包进行处理；
2)至少另一台未连接到无线网络的设备，其无线网卡设置为监听模式，处在监听模式的未连接到无线网络的设备抓取当前所有无线网络中的数据包，采用信息还原算法分析并得出SSID和密钥，从而快速的连接到无线网络中的路由器。
4.根据权利要求3所述的无线网络的快速配置方法，其特征在于所述信息编码算法是指对包含0到n–1的n个字符的字符串，产生2N个相应的值；具体方法为：
每个字节为一个8位的ASCII字符，将其拆分为高四位和低四位，并为每个字节添加从0开始的序列号并且每次增加它，然后把这个序号作为编码后字节的高位，为每个4位的半字节生成一个高4位为字节本身，8位低字节为当前序号的12位的值。
5.根据权利要求4所述的无线网络的快速配置方法，其特征在于在发送字符串之前先发送一个同步头信息，并且在字符串结尾添加发送一个校验码和结束符，用来在接收到数据后对数据的准确性进行校验。
6.根据权利要求3所述的无线网络的快速配置方法，其特征在于所述信息还原算法为：
未连接到无线网络的设备端对抓取的数据包进行过滤，主要通过对MAC地址的绑定，根据接收到的同步头，确定数据发送端即已连接到无线网络的设备的MAC地址，过滤掉其他MAC地址发送的数据包，收到的数据包前6个字节为目的端MAC，7到12个字节为发送端MAC,然后通过判断13到14个字节来过滤掉重复的数据包，对收取到的数据根据编码规则进行解密，最后通过对解析出来的数据对校验码进行校验；校验通过后在字符串中查找关键字找到后认为数据接收成功。
7.根据权利要求3或6所述的无线网络的快速配置方法，其特征在于：当无线网络不是很好的时候，设备端抓取的数据包中会有部分数据包丢失，未连接到无线网络的设备每次收到不完整的数据序列先保存起来，等数据足够多的时候，可以从中查找出正确的序列。
8.根据权利要求3或6所述的无线网络的快速配置方法，其特征在于：当设备连接上无线路由器之后便可以通过指定端口接受手机通过UDP协议发送过来的数据，根据收到的手机的IP和设备的MAC，计算出来一个IP，并对这个IP进行冲突校验。
9.根据权利要求8所述的无线网络的快速配置方法，其特征在于：IP地址的计算方法为取MAC地址的后8位异或IP地址的后八位作为该未连接上无线网络的设备的IP地址的后8位。
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