ESP-TOUCH编码规则及解码

https://blog.csdn.net/flyingcys/article/details/54670688

1. 概述

ESP-TOUCH是Espressif公司自主研究的一键智能配网工具，帮助用户将使用ESP8266的硬件产品连接Wi-Fi网络。用户只需在手机上配合硬件产品进行简单的操作即可实现智能配网连接Wi-Fi路由。

目前app是开源的，Android和ios代码均可在github上下载到，设备端RTOS版本SDK和NON_OS版本SDK使用同样的ESP-TOUCH。下载地址如下：

安卓版	https://github.com/EspressifApp/ESP-TOUCHForAndroid	最新版本:0.3.4.5
ios版	https://github.com/EspressifApp/ESP-TOUCHForIOS	最新版本:0.3.5.1

正式版app也可以各大应用市场下载到。同时ESP-TOUCH用户指南手册可在Espressif官网下载到，目前最新版本为30b-esp-touch_user_guide_cn_v1.1_20160412.pdf。目前官方对ESP-TOUCH持续优化中,应用时请使用最新版本的代码。

ESP-TOUCH的设备端解码Espressif没有开源,提供的是一个smartconfig.a文件,但提供了sniffer接口供需要自己开发的键配网协议的用户使用。sniffer接口使用指南也可在Espressif官网下载到,详见esp8266-technical_reference_cn.pdf的第14章《sniffer应用设计说明》以及20a-esp8266_rtos_sdk_programming_guide_cn.pdf的第4部分《sniffer结构体说明》。

2. ESP-TOUCH编码原理

由于设备一开始并未连接Wi-Fi网络,ESP-TOUCH无法直接向设备发送数据,ESP-TOUCH只能通过向手机当前接入的AP发送一系列UDP包,其中每一包的长度(Length字段)都按照ESP-TOUCH的通讯协议编码,SSID和密码就包含在Length字段中

受MTU长度限制,一个udp数据包Length最大只能传输10bit数据(最大1500byte),而udp数据包长度和丢包率/乱序率成正比,即数据包长度越长,丢包率/乱序率越高,所有一般将最大数据包长度限制在9bit以内

此时设备应工作在在混杂模式下,才能接收到ESP-TOUCH发送的数据包.在混杂模式下,设备将收到当前环境下所有环境下所有Wi-Fi设备(AP/STATION)数据,需要通过一定的算法,才能正确的识别到ESP-TOUCH的数据包.

3. ESP-TOUCH编码

ESP-TOUCH编码由”GuideCode”+”DatumData”+”Data”3部分组成

1) GuideCode:

GuideCode由515/514/513/512组成,4包为一组,需要连续发送10组以上;通过Wireshark抓包发现ESP-TOUCH官方APP不同版本,发送的前导码数量并不完全一致

App版本	循环发送数量	前导码重复规律
Android版ESP-TOUCH	10组	25组数据后重复发送10组
IOS版ESP-TOUCH	39组	98组数据后重复发送39组
Android版IOT Espressif	11组	25组数据后重复发送10组/9组
IOS版IOT Espressif	39组	98组数据后重复发送39组

Android版ESP-TOUCH

IOS版ESP-TOUCH

Android版IOT Espressif

IOS版IOT Espressif

2) DatumData:

DatumData由5部分组成,分别为”totaldata_len” + ”password_len” + ”ssid_crc8” + “bssid_crc8” + “total_data xor”;

① totaldata_len:总数据长度1字节;

固定5字节DatumData + ip地址长度+ password_len + [ssid_len]；其中:ssid_len需要根据当前网络是否隐藏判断是否需要加入;如app上选择为隐藏才需要加入

② password_len:密码长度1字节

③ ssid_crc8:ssid的crc8结果1字节

④ bssid_crc8:bssid的crc8结果1字节

⑤ total_data xor:全部数据异或结果1字节

⑥ 如当前ssid是隐藏网络,totaldata_len须加ssid_len;同时Data区也须加ssid;否则不加此2项内容;但total_data xor必须加入ssid计算xor;

crc8采用标准多项式x8+x5+x4+1，依次对byte和seq做crc8校验

DatumData发送完后发送Data

3) Data:

Data由5部分组成,分别为:

ip_address(4 byte) + ap_password + [ap_ssid]

其中ap_ssid需要根据当前网络是否隐藏判断是否需要加入;如app上选择为隐藏才需要加入

4) DatumData和Data发送规则:

一组由3包组成，每组传送1字节有效数据，每包Length为9bit，每一组由如下格式数据组成：

	control byte	high 4 bits	low 4 bits
1st 9bits	0x0	crc(high)	data(high)
2nd 9bits	0x1	sequence header
3rd 9bits	0x0	crc(low)	data(low)

① sequence header: 从0开始,每一组数据加1

② ssid是否发送,需要根据当前网络是否为隐藏网络,如是隐藏网络则须发送ssid;否则不发送

③ 每一包数据内的3个数据在组包完成后都须+40

4. ESP-TOUCH解码

我们将手机连接上路由，在手机上通过安卓版Esp_touoch发包，并在PC上通过Wireshark抓包。其中路由器名称为“360wifi”,密码为“1234567890”。我们可以看到在Wireshark上抓到有规律的数据包：

1) GuideCode:

在设备上，我们接收到的实际数据包长度为557/556/555/554，按照编码规则对应515/514/513/512。所以，我们就可以获取到数据包基准值为554-512=42，这个基准值将用在后续解码中，非常重要，故必须先快速、准确的获取基准值。该基准值会应该路由器加密方式不同或者手机设备不同而不同。

l 基准值：42

2) DatumData与Data

正确获取到GuideCode的基准值后，我们在接收到余下的数据包后，将数据包长度减去基准值，并按照上诉编码规则反推。

我们将数据依次记录并整理成表格，如下所示：

减基准值前 (十进制格式显示)	减基准值后 (十进制格式显示)	减去序号40 (16进制格式显示)	解码结果
减基准值前 (十进制格式显示)	减基准值后 (十进制格式显示)	减去序号40 (16进制格式显示)	CRC8	序号	value
83/338/268	41/296/226	0x01/0x100/0xba	0x0b	0x00	0x1a
258/339/236	216/297/194	0xb0/0x101/0x9a	0xb9	0x01	0x0a
250/340/214	208/298/172	0xa8/0x102/0x84	0xa8	0x02	0x84
330/341/96	258/299/54	0xda/0x103/0x0e	0xd0	0x03	0xae
192/342/122	150/300/80	0x6e/0x104/0x28	0x62	0x04	0xe8
236/343/286	194/301/244	0x9a/0x105/0xcc	0x9c	0x05	0xac
227/344/264	185/302/222	0x91/0x106/0xb6	0x9b	0x06	0x16
86/345/97	44/303/55	0x04/0x107/0x0f	0x00	0x07	0x4f
162/346/132	120/304/90	0x50/0x108/0x32	0x53	0x08	0x02
197/347/163	155/305/121	0x73/0x109/0x51	0x75	0x09	0x31
277/348/116	235/306/74	0xc3/0x10a/0x22	0xc2	0x0a	0x32
165/349/213	123/307/171	0x53/0x10b/0x83	0x58	0x0b	0x33
261/350/166	219/308/124	0xb3/0x10c/0x84	0xb8	0x0c	0x34
117/351/327	75/309/285	0x23/0x10d/0xF5	0x2f	0x0d	0x35
229/352/216	187/310/174	0x93/0x10e/0x86	0x98	0x0e	0x36
85/353/121	43/311/79	0x03/0x10f/0x27	0x03	0x0f	0x37
277/354/186	235/312/144	0xc3/0x110/0x68	0xc6	0x10	0x38
165/355/283	123/313/241	0x53/0x111/0xc9	0x5c	0x11	0x39
85/356/274	43/314/232	0x03/0x112/0xc0	0x0c	0x12	0x30

5. ESP-TOUCH解码结果验证

从上面的表格，我们正确的获取到Esp_Touch配置app发送的数据：

①　totaldata_len:0x1a((5+4+10)+7)

②　password_len:0x0a

③　ssid_crc8:0x84

④　bssid_crc8:0xae

⑤　total_data xor:0xe8

⑥　ip_address:”172.22.79.2”

⑦　ap_password:”1234567890”

手机ip_address

EspTouch配置界面

由上可见，EspTouch解码结果与EspTouch发送app结果一致

文章标签： esp-touchsmartconfig物联网

个人分类： Esp8266

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小猪快跑了的啦2018-06-07 12:32:46#4楼

楼主的密码数据那里有错误，CRC的校验应该是0x02，嘻嘻，发现了。感谢楼主的共享，本来的疑惑都在你的文章解开了

huangshengnp2017-07-11 14:22:48#3楼

请问如果需要通过此apk想设备发送命令并实现接收设备返回的一些信息，要如何实现？

梦幻贝壳2017-06-20 12:41:07#2楼

分析得很好！！！

C维2017-02-06 16:58:54#1楼

感谢，找了好久才找到规则说明。

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