物联网 IOT 设备如何脱离信息孤岛？

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目前在家庭物联网这一块，绝大部分的电子消费品都是基于wifi联网的设备。从商家那里达到消费者手中之后，简单开机使用无法体现其全部价值，还是需要经过消费者给设备配网的过程，把设备从信息孤岛接入互联互通的世界。

什么是配网？

买回来的电子消费品如果需要基于wifi联网，那么用户就需要先通过指定APP告诉自己的设备如何连接wifi(用户名和密码)，设备才基于获取的账户信息接入网络。

设备成功联网之后，距离能充分利用网络的功能还是有差距的。这些设备对于用户来说就是专用的联网设备，它不可以随心所欲一会连接百度，一会又连接抖音，它的才能需要专用的服务器来辅助发挥。

一般物联网设备，都需要在公网搭配专用服务器，基于这些服务器帮助用户实现对设备的随时随地访问，充分沟通用户和设备。因此，接入服务器是第二步。为了服务器和设备安全通信，令牌信息也不可或缺。

配网的一般过程

一般在配网的最开始阶段，APP 先从服务器请求一个令牌信息。获得令牌返回后，APP 可通过多种方式传递给设备，包括wifi SSID、密码和令牌。接着 APP 开始尝试从服务器获取已激活的设备信息列表。

然后，设备利用收到的相关信息连接路由器，路由器为接入的设备分配新 IP 地址，设备成功接入网络。

设备连接服务器，开始设备认证过程。设备将三元组信息接入服务器，服务器校验信息通过。令牌信息上传给服务器，完成安全激活。

服务器向 APP 返回已激活的设备信息列表，配网过程结束。

sequenceDiagram
participant APP
participant CloudServer
participant Device
participant Router

APP ->> CloudServer : 请求令牌(Token)
CloudServer ->> APP : 令牌(Token)返回

loop 各种传输手段
APP ->> Device : Token、SSID、Password
end

APP ->> CloudServer : 请求已激活设备列表

Device ->> Router : 连接路由器
Router ->> Device : 分配 IP 地址

Device ->> CloudServer : 请求激活
CloudServer ->> Device : 激活返回

CloudServer ->> APP : 返回已激活设备列表

配网归类

配网的主流方式有几种，比如热点配网、智能配网、蓝牙配网等。不同方式之间的主要差异就在于从 APP 传输信息给到设备的不同途径。

热点配网

热点配网属于 wifi 配网的一种，利用设置设备的 wifi 模组为热点模式，这样允许手机连接设备的热点，使得手机和设备处于同一局域网中，APP 即可把令牌、路由器的 SSID 和密码等信息加密后在局域网内广播。

设备通过接收局域网内的广播包来解析并解密，获取路由器的 SSID 和密码，然后再切换到 Station 模式去连接路由器，连接成功后则可向云端发起激活请求，完成绑定激活流程。

由于热点英文简称 AP，所以也叫 AP 模式。

热点配网流程：

sequenceDiagram
participant Device
participant APP

Device ->> Device : 开启热点
APP ->> APP : 连接热点
APP ->> Device : 广播配网信息：令牌、SSID、Password
Device ->> Device : 接收解析
APP --> Device : 剩余配网过程

智能配网

智能配网，利用设置设备的 wifi 模组为监听模式，不断抓取无线报文并对其进行解析，提取需要的信息。手机连接路由器，APP 把令牌、路由器的 SSID 和密码等信息按一定方式进行编码，通过组播或广播方式发射无线报文。

常用的编码方式有两种：

先用 UDP 数据包长度来编码，然后通过 UDP 广播发送。
先用 MAC 地址来编码，然后通过 UDP 组播发送。

智能配网也叫快速配网，有的简称 EZ 配网。

相比于 AP 配网，EZ 配网虽然也属于 wifi 配网的一种，但是对最终用户来说更加便捷。缺点是，EZ 配网对路由器和手机硬件有要求，所以兼容性不足，以及无线干扰产生丢包的问题会更明显，所以 EZ 配网无法保证 100% 成功。

智能配网流程：

sequenceDiagram
participant Device
participant Router
participant APP

APP ->> Router : 广播配网信息：令牌、SSID、Password
Router ->> Device : 广播配网信息：令牌、SSID、Password
Device ->> Device : 捕捉无线报文
Device ->> Device : 解析解密
APP --> Device : 剩余配网过程

蓝牙配网

蓝牙配网，意思就是手机 APP 通过蓝牙通道传输配网相关信息（令牌信息、路由器的 SSID 和密码等）给到设备，设备基于这些信息完成配网的过程。

流程是，设备首先是通过蓝牙广播暴露设备相关的信息，手机 App 接收并解析蓝牙广播包，如果广播包中包含指定服务，则 APP 发起扫描响应请求，进一步获取设备的详细信息，获取到设备完整的信息后在 App 显示待配网设备。当用户选择绑定设备时，App 与设备建立蓝牙连接，把配网相关信息通过蓝牙通道发送给设备，设备获取到配网信息，完成激活流程。

蓝牙配网的流程如下所示：

sequenceDiagram
participant Device
participant APP

Device ->> APP : 蓝牙广播
APP ->> APP : 接收解析
APP ->> Device : 扫描响应请求
Device ->> APP : 完整详细信息
APP ->> APP : 显示待配网设备
APP ->> Device : 建立蓝牙连接
APP ->> Device : 配网信息
APP --> Device : 剩余配网过程

sequenceDiagram
participant User
participant DeviceApplication
participant IOT_SDK

User ->> DeviceApplication : start config wifi
DeviceApplication ->> IOT_SDK : config wifi mode to AP or Smart
IOT_SDK ->> DeviceApplication : reboot process