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  • wifi配网原理

    千次阅读 2018-08-10 17:38:20
    怎么理解网呢,简单说就像你家里来了一个新朋友,你要把自家的wifi账号密码告诉她。 主流的网方式分为两大类,一类是手动网,一类是自动网(个人理解)。 手动网:  手动网就是主动把wifi账号密码...

         智能家电逐步迈进百姓家,作为一个技术员,必须知道智能单品是怎么接入网络。怎么理解配网呢,简单说就像你家里来了一个新朋友,你要把自家的wifi账号密码告诉她。

    主流的配网方式分为两大类,一类是手动配网,一类是自动配网(个人理解)。

    手动配网:

      手动配网就是主动把wifi账号密码告诉智能硬件,可以通过芯片自带的串口等接口主动把信息发到wifi芯片(透传模式)。此外,wifi芯片上电后开启AP,手机等设备以station身份将账号密码通过UPD、TCP等方式传输至智能硬件,收到密码后智能硬件转变身份,由AP变为STATION模式,链接指定ssid完成配网。

    自动配网:

      自动配网可以理解做抓包,智能硬件抓取空间中的wifi数据帧,这些数据帧中间含有wifi账号密码。当然,此时的wifi工作在一种特殊模式下,抓到的数据帧也不是一般的数据帧。

       wifi工作模式:

        能够抓数据包的wifi此时处于混杂模式,混杂模式简单来说就是可以抓取空间中当前信道下的所有数据包(理论下,芯片处理能力足够。)抓取的是数据链路层数据包。能够抓包的wifi芯片必须支持混杂模式,我现在使用的有瑞昱、高通这些芯片都是支持混杂模式的,可以实现自动配网。

    wifi帧处理:

    一般配网信息由手机发出,通知路由器发配网信息。我们需要对wifi帧(802.11)有一个详细的了解

         位于数据链路层的wifi帧具有以上结构,除了DATA数据字段加密,其余字段全部可见,wifi在混杂模式下,可以将该包抓下来,但是全部数据都抓下来是没用的。手机通知路由器发出的包叫做组播包,其实组播包也是一种广播包,IP地址范围是224.0.0.0-239.255.255.255(详细可见https://www.cnblogs.com/ghj1976/p/5276452.html),广播地址是为FF。组播仅在组播范围内广播,不进行全局域网广播。配网时,手机需要加入组播,填充目标IP,进行UDP数据传输。IP地址与MAC地址映射关系为:将MAC地址的前25位设定为01.00.5e(此时应该是路由器替换该字段),而MAC地址的后23位对应IP地址的位(目标地址后三段),因为UDP面向无连接,即使目标IP不存在,也可以传输数据。

    我抓包数据如下

    关键代码

    这个和上面所说的对应。

    在进行抓包的时候进行相应的滤波处理可以将不需要的数据包过滤掉,规定协议时候,我们有三个字段可以使用,举个例子,你可以ssid放在第三字段,第三字段用来过滤做过滤条件,第一字段用作序号(使用mac地址隐藏IP,很高明),此处自己YY。我使用的是RTL8711进行抓包,因为它的SDK把以802.11帧源码暴露出来了,嘿嘿。高通的已被封装,无从入手。自动配网原理仅此而已。下面的是我抓取的配网信息,前面的是序号后面的是ssid以及key(此处显示不完整),应为UDP无连接,有的包不一定能够抓到,因此序号对配网很重要,智能硬件可以和手机协商多次重发,知道收到完整配网信息。收到配置信息后,退出混杂模式,使用Station链接wifi,完成配网

    此外还有使用广播包进行配网的,广播包的目标mac全为FF,此时能用的仅仅有长度字段和镇序列字段FCS,根据这两个可以进行配网。

     

    听说好像还有个mDNS进行配网,还是苹果用的,有空研究下。

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    本文关注掉电丢失wifi数据和不丢失数据的异同点。

    一、软硬件

    所用硬件如下图,软件是arduino 1.8.9。

    二、代码分析

    代码如下:

    void smartConfig()
    {
      WiFi.mode(WIFI_STA);
      Serial.println("\r\nWait for Smartconfig...");
      WiFi.beginSmartConfig();
      while (1)
      {
        Serial.print(".");
        digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
        delay(1000);                       // wait for a second
        digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
        delay(1000);                       // wait for a second
        if (WiFi.smartConfigDone())
        {
          Serial.println("SmartConfig Success");
          Serial.printf("SSID:%s\r\n", WiFi.SSID().c_str());
          Serial.printf("PSW:%s\r\n", WiFi.psk().c_str());
          WiFi.setAutoConnect(true);  // 设置自动连接,这个语句是最重要的语句。
          break;
        }
      }
    }
    

     

     WiFi.setAutoConnect(true);  // 设置自动连接,这个语句是最重要的语句。如果设置了自动连接属性为true,那么就可以让wifi的数据自动保存在esp8266模块的flash内部。

    当然,在smartconfig函数里面设置自动保存还是不够的,这只是一个函数,没有人调用它,它是不会自动工作的,调用它的代码在setup里面。

    void setup() {
      Serial.begin(115200);
      delay(10);
      pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
      // Connect to WiFi network
      Serial.println();
      Serial.println();
      Serial.print("Connecting to ");
      //smartConfig();不再直接上来就配网一次,而是判断一下,以前是否联网了,如果联网,那么就不用再次配网。
       if (!autoConfig())
      {
        Serial.println("Start module");
        smartConfig();
      }
      delay(500);
      Serial.println("");
      Serial.println("WiFi connected");
    
    }

     

    看语句:也就是说,如果没有已经自动配网,那么就自动配网。就是这么简单。

     if (!autoConfig())

    如果你在调试的时候,想断电重启就想寻找wifi开始配网(不要笑,有的时候调试时,是需要这样的)。

    那么就将这个判断语句注释掉吧。每次都会让你配网。

    三、深层分析

    下面分析一下esp8266掉电不易失wifi数据的基本原理。

    首先查看这个setAutoConnect函数在哪里,在arduino文件夹中搜索这个名字。找到在这个位置。

    然后看函数原型,这个函数里面其实调用了esp8266 SDK内部的函数。

    这个文件里面有wifi的参数。注意,这个文件是arduino编程环境下的库函数内容。ESP8266WiFiSTA.cpp文件。但是调用的函数wifi_station_set_config,却是在ESP8266 SDK一系列文件内部的。

    SDK参考在哪里?官方手册上有SDK链接如下:

    https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/2c-esp8266_non_os_sdk_api_reference_cn.pdf

    可以通过搜索看到这个函数的说明。

    还有其他的函数,都可以通过这里来找到说明。为了详细说明是怎么操作的,绘制一个图片如下:

    初步分析到此,仅供参考。

     

    进一步讨论

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    WiFi家家户户都有,已经成为一种生活必需品,但有时上午觉得很卡,一直以为是路由器坏了,殊不知是使用不当的关系!若不是专业师傅提醒,百兆网都成“龟速”!

    路由器关不关?

    相信很多人家里装的路由器,自从打开后就没有关过了,一直保持开机的状态,而实际上路由器是需要每天都要关一下的。

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    1、常开路由器,导致设备老化

    由于路由器一直处于一种工作的状态,从没停歇过,所以内部的配件也容易渐渐的老化了,即便是百兆光纤也有可能“走不动”,就会容易出现网络延时信号的各种小毛病,一不小心就网卡啦。

    2、常开路由器,导致内部的缓存过多

    网络还会有缓存,移动师傅介绍,路由器的工作原理就是不断的接收以及传达信号,而这些缓存都是有一些多余的信号所聚集起来的。

    所以当我们关掉路由器的时候,它就能够自行的消除这些缓存,如果一直打开路由器,缓存就会越积越多,就会导致网速变得越来越慢。

    如果家里的路由器出现了网络特别卡的状况不要太担心,可以试着把它关掉,休息一段时间再打开;如果还是很卡的话,那么就干脆拔掉电源放个一两天重新再使用。

    WIFI辐射无害

    还有些朋友还可能担心wifi有辐射所以才想着要关,其实,wifi辐射是非电离辐射,对人体的危害微乎其微,除非抱着玩几百年才会产生危害,所以这一点真的不用担心,放心大胆的使用吧!

    路由器如何摆放

    1、路由器放客厅中央

    WiFi路由器的原理是向四周发送信号,摆放在窗边或墙角处那么信号就容易被阻挡了,所以最好把WiFi路由器放在客厅中央,保证每个房间都能接收到WiFi哦~

    “你挡我信号了”这句话是真实存在的,如果物体太大,的确是会影响到无线信号,比如衣柜、墙壁,都有可能阻挡。

    另一种拦截是金属,它对无线信号的阻拦能力超过前者。所以在路由器周围不要放置杂物,最好的方法是放在空旷的客厅中央,没有任何东西阻挡。

    2、路由器不要放地面

    WiFi路由器不要放在地板上,WiFi信号会随着距离的增加而变弱,在穿过固体材料时也会被削弱,受到地板阻拦的话信号会削弱哦!

    最好将路由器放在桌子或置物架上,离地约一米高,让信号更好的在空间传播。

    3、改变路由器天线朝向

    将路由器的两根天线呈直角摆放,多方位发射信号,这样不管是横着玩手机,还是竖着玩手机,WiFi信号都不会受影响。

    ∕ 路由器天线摆放位置 ∕

    1、两根天线

    错误示范:将天线90°垂直于路由器,两根天线相互平行。

    7c9a1e195443593adf8ca6af057ee8b6.png

    正确示范:将一条天线垂直,另一条天线横摆,两条天线交叉摆放,可以扩大WIFI信号覆盖的范围。

    7ea223a563f48573a3de5ea436381f2f.png

    2、三根天线

    错误示范:将所有天线指向同一个位置。

    3aa0252669cc99425913b1917a4f814d.png

    正确示范:可以将路由器的天线采用横放、竖放、斜放等多角度方式摆放,能使得WiFi信号覆盖更立体、更全面。

    b4c78be00fb7f6c31739e23f54ba6835.png

    4、远离其他电子产品

    许多人喜欢随手把路由器放在电视机顶上,这样也会削弱信号哦!

    大部分的电器比如电视、微波炉、电磁炉等直接发射电磁信号的设备,都会干扰到wifi信号。

    冰箱、空调外机等内部有大电机(压缩机)的设备,也会在工作时干扰信号哦。

    a274eb2eef58d67bb5d6ad8bf9ce0792.png

    重新定位路由器或网关设备:在一个典型的WiFi网络的范围 通常不会覆盖整个房子。路由器的距离和设备与路由器之间的物理障碍物会影响信号强度,WiFi宽带路由器或其他网络网关设备的放置直接影响其信号范围。

    更改Wi-Fi频道编号和频率:范围限制无线干扰也可能由使用相同WiFi无线电信道的相邻WiFi网络引起,更改设备上的WiFi通道编号可以消除这种干扰并提高整体信号强度。所有路由器都有2.4 GHz频段,但如果你有一个双频路由器,一个同时具有2.4 GHz和5 GHz频段,你可能会在5 GHz频段上遇到更少的干扰。

    更新路由器固件:路由器制造商对其软件进行了改进并发布了固件更新,以提高其产品的性能。即使您没有遇到路由器的安全更新和其他改进问题,您也应该偶尔更新路由器固件。

    信号放大器:双向增强器在发送和接收方向上放大无线信号,这是重要的一点,因为WiFi传输是双向无线电通信。

    尝试无线接入点:企业有时会部署数十个无线接入点来覆盖大型办公楼,许多家庭不会因拥有AP而受益,但是大型住宅可以,无线接入点有助于覆盖那些难以到达的角落房间或户外露台。

    使用WiFi扩展器:甲无线延长是定位在一个无线路由器或接入点的范围内的独立的单元,WiFi扩展器用作WiFi信号的双向中继站。远离原始路由器或AP的客户端可以通过扩展器与相同的本地无线网络相关联,WiFi扩展器的替代方案是网状网络,其在每个房间中使用类似路由器的设备来在该房间中提供WiFi。

    尝试使用服务质量工具:当几个人使用相同的Wi-Fi连接时,服务质量就会发挥作用。QoS工具限制了应用程序使用的带宽量,您可以指定哪些应用和服务获得优先级,甚至可以设置一天中不同时间的优先级。

    抛弃过时的路由器:正如在其他所有技术领域一样,设备制造商也在改进其产品。如果您多年来一直使用同一台路由器,只需购买当前一代路由器,您就会看到巨大的Wi-Fi改进。目前的路由器标准是802.11ac,如果您在标准802.11g或802.11b上运行路由器,则无法对其进行改进,即使是速度更快的802.11n路由器也无法跟上交流标准。

    b69e58e0c417e46062769d7245adb186.png
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  • 无线扩展器搭配无线路由器使用,可以扩展无线覆盖范围。Wifi信号不好,这时可以通过安装一个无线扩展器来实现扩大wifi信号的方法,下面就详情来看看如何通过手机来设置无线扩展器的吧
  • 今天了台电脑 i5 9300 1650显卡 固态256加装500机械 加显示器键盘鼠标5000出头装好抱回家在卧室腾了个地儿放 平时在卧室用手机连WiFi只有两格 偶尔信号也会断但也还好 今天拿电脑连了家里放在书房的WiFi 整的快烦...

    今天配了台电脑 i5 9300 1650显卡 固态256加装500机械 加显示器键盘鼠标5000出头

    装好抱回家在卧室腾了个地儿放 平时在卧室用手机连WiFi只有两格 偶尔信号也会断但也还好 今天拿电脑连了家里放在书房的WiFi 整的快烦死

    信号显示全满 或少一格 一会 有网 一会 又断掉了 几分钟或十几分钟后 才又重新有网 Steam上和下载器上的速度 从4 5 6m 到 1 2m 到 一直不断波动.

    就是可能这几分钟是几m的速度 一转身一回头 就又没网了 掉到以kb计的下载速度

    把房间门一关 更是完全没有网络 就是有连上WiFi的标志 就是上不了网.

    下午的时候已经调整了家里的WiFi位置 给电信报修也有人员来家里看调试过了 都没问题 但晚上吃完饭后又回到这个样子 真的是弄的心态快炸了

    无线网卡是今天下午配电脑时新买的 路由器下午调整位置放到了靠近整个家的中心位置 路由器啥的 也都是正常的. 家里有两台电脑 一台imac 装的win7系统(我老妈用不惯苹果系统) 今天自己新组装的电脑 装的win10的系统

    哥哥们能帮我分析分析到底是啥问题 或者要在电脑上需要调些啥东西不? 咋可以解决这个问题?

    上福利感谢各位大哥!!

    发自虎扑iPhone客户端
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