下面将从 原理、详细实现步骤、关键点、优缺点 以及 一个具体的开发示例 几个方面来阐述其实现方案。

AirKiss 核心原理

AirKiss 的核心思想是 “信道窃听” 和 “数据编码”，它巧妙地利用了 Wi-Fi 通信中无处不在的 Beacon 帧，将 Wi-Fi 的 SSID（网络名称）和密码信息“藏”在看似普通的信道噪音中，让手机通过监听这些“噪音”来解密出连接信息。

整个过程可以分解为两个阶段：

1. 第一阶段：发现与信道协商

   • 设备端（如智能插座）：进入 AirKiss 模式，主动广播一个特殊的、包含固定标识符（如 TIC）的 AirKiss 数据包，这个数据包本身不包含任何 Wi-Fi 信息。
   • 手机端（App）：监听并搜索这个特殊的 AirKiss 数据包，一旦找到,手机就知道附近有一个设备正在等待配网。
   • 信道协商：手机会随机选择一个 Wi-Fi 信道（1-13），并在此信道上持续发送一个包含 TIC 标识符的数据包，设备端则不断切换信道，监听这个来自手机的 TIC 包，一旦设备端在某个信道上收到了手机发来的 TIC 包，双方就建立了一个临时的、私有的通信信道。

2. 第二阶段：数据传输

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 信道确定后，双方都知道了在哪个信道上进行“秘密”通信。
   • 手机端：将目标 Wi-Fi 的 SSID 和 Password 进行编码，编码方式通常是将 SSID 和密码拼接成一个字符串，然后进行 CRC32 校验，生成一个校验码，这个 (SSID + Password + CRC32) 的数据流被调制到 Wi-Fi 的物理层，以非常高的速率（约 2-4Mbps） 在协商好的信道上持续发送，这种高速发送的信号在频谱上看起来就像是白噪声，不会对正常的 Wi-Fi 通信造成明显干扰。
   • 设备端：在协商好的信道上高速接收这些“噪声”数据，接收到足够的数据后，它会进行解码，分离出 SSID、Password 和 CRC32 校验码，设备端会验证 CRC32 是否正确，如果正确，就证明数据传输无误，手机和设备成功“握手”。

3. 第三阶段：连接 Wi-Fi

   • 设备端：从解码出的数据中获取到 SSID 和 Password，然后使用这些信息去尝试连接指定的 Wi-Fi 网络。
   • 手机端：在发送完数据后，会等待设备端的连接反馈，设备成功连接后，会通过一个约定的方式（如 UDP 广播）发送一个成功信号，手机收到后，就知道配网成功,并通知用户。

一个形象的比喻： 想象在一个嘈杂的房间里（多个 Wi-Fi 信道），设备端小声问：“有人吗？”（广播 TIC 包）。 手机听到后，走到一个角落里（选择一个信道），大声喊：“我在这里！”（在特定信道广播 TIC 包）。 设备端找到角落后，手机开始用一种只有他们俩能听懂的快速暗语（高速发送编码数据）来传递 Wi-Fi 密码。 设备端听懂暗语后，就拿着密码去开门（连接 Wi-Fi），然后回头告诉手机门已经打开了（发送成功信号）。

详细实现步骤（从开发者角度）

假设我们要开发一个支持 AirKiss 的智能设备（如 ESP32）。

硬件准备

• 一款支持 Wi-Fi 的 MCU，如 ESP32、ESP8266 等，ESP32 因其双核和强大的 Wi-Fi 功能,是首选。

软件环境

• Arduino IDE 或 PlatformIO。
• 安装相关的库，如 AirKiss 库（有多个开源实现，如 esp32-airkiss）。

实现流程

A. 设备端固件开发

1. 初始化 Wi-Fi 模式：

   • 将 Wi-Fi 设置为 Station 模式（客户端模式）,因为我们最终是要连接路由器的。
   • 设置一个回调函数，用于处理 AirKiss 接收到的数据。

2. 进入 AirKiss 监听模式：

   • 调用 AirKiss 库的初始化函数，开始监听来自手机的 TIC 包。
   • 库的内部逻辑会自动进行信道切换和信道协商。

3. 处理接收到的数据：

   • 一旦 AirKiss 库成功解码出 SSID 和 Password,它会通过回调函数通知你。
   • 在回调函数中，获取到 SSID 和 Password。

4. 执行连接：

   • 使用获取到的 SSID 和 Password，调用 WiFi.begin(ssid, password) 尝试连接 Wi-Fi。
   • 在 WiFi.onEvent() 中监听 SYSTEM_EVENT_STA_CONNECTED 和 SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP 事件,以判断连接状态。

5. 通知手机：

   • 方法一（推荐）： 设备成功连接 Wi-Fi 并获取 IP 后，通过 UDP 向一个固定的 IP 地址（如 255.255.255 广播地址）和端口发送一个简单的成功消息（如 {"result":"success"}），手机 App 在发送完数据后会监听这个端口,收到即代表成功。
   • 如果手机和设备在同一个临时网络中，设备可以通过 HTTP 请求或 TCP 连接直接通知手机。

B. 手机 App 开发

1. 触发配网：

   • 用户在 App 中点击“添加设备”或“配网”按钮。
   • App 开始扫描附近的 AirKiss 设备。

2. 发送 TIC 包进行信道协商：

   • 扫描到设备后，App 随机选择一个信道（如 6），并在此信道上以固定间隔（如 100ms）发送 TIC 包,持续几秒钟。
   • App 初始化 AirKiss 编码模块。

3. 编码并发送 Wi-Fi 信息：

   • 从 App 配置中获取当前连接的 Wi-Fi 的 SSID 和 Password。
   • 将 SSID 和 Password 拼接，并计算 CRC32 校验码。
   • 将组合数据 (SSID + Password + CRC32) 转换成数据流。
   • 关键：在同一个协商好的信道上，以高速率（2.4Mbps）发送这个数据流，持续发送 5-10 秒,确保设备端有足够的时间接收。

4. 等待设备反馈：

   • 发送完毕后，App 切换到监听模式，在约定的 UDP 端口上等待来自设备的成功消息。
   • 如果在一定时间内（如 10 秒）收到消息，则提示用户“配网成功”。
   • 如果超时未收到，则提示“配网失败”,可以重试。

关键技术与注意事项

1. 高速率发送：

   这是 AirKiss 技术的精髓，通过将速率提高到 2-4Mbps，可以在短时间内发送足够多的数据，同时其信号频谱被展宽，功率谱密度降低，看起来更像背景噪声，避免了与标准 Wi-Fi 信号（1-54Mbps）的冲突。

2. CRC32 校验：

   用于保证数据在传输过程中的完整性，如果设备端解码后的 CRC32 与手机端计算的不一致，说明数据出错,应丢弃并等待重传。

3. 信道协商：

   这是解决“鸡生蛋还是蛋生鸡”问题的关键，没有协商，设备不知道该听哪个信道,手机也不知道该往哪个信道喊。

4. 抗干扰能力：

   高速率发送本身就具备一定的抗干扰性,实现上通常会采用多次重发和前向纠错等技术来提高可靠性。

5. 安全性：
   • AirKiss 本身并不加密 Wi-Fi 密码，它是在开放的物理层进行广播的，它不适合在安全性要求极高的环境中使用（如企业网络），它的安全依赖于“距离”，攻击者必须在设备附近才能截获数据，对于家庭消费级产品,这种便捷性通常可以接受其安全风险。
6. 兼容性：
   • 不同的 AirKiss 开源库或厂商的实现可能存在细微差别（如 TIC 标识符、波特率、UDP 端口等）,开发时需确保设备端和手机端使用的是兼容的协议版本。

优缺点分析

优点

• 极致便捷：用户无需手动输入复杂的密码，只需在 App 中点击一下即可,体验非常好。
• 无需额外硬件：完全基于标准的 Wi-Fi 协议，不需要蓝牙、NFC 等额外模块,成本低。
• 速度快：整个过程通常在 5-15 秒内完成,非常高效。
• 跨平台：技术原理通用，手机 App 可以轻松地在 iOS 和 Android 上实现。

缺点

• 安全性较低：密码明文传输，易受中间人攻击（在物理距离内）。
• 易受干扰：在 Wi-Fi 信号非常复杂或干扰严重的环境中,协商和数据传输阶段可能会失败。
• 无法支持复杂网络：无法处理需要证书、企业认证、隐藏 SSID 或 5GHz Wi-Fi 的网络。
• 距离限制：由于是物理层广播，有效距离受 Wi-Fi 信号强度限制，通常在 10 米以内。

简单代码示例（基于 ESP32 和 Arduino）

设备端代码 (ESP32)

#include <WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include "AirKiss.h"
// AirKiss 对象
AirKiss airkiss;
// Wi-Fi 连接成功后的回调
void WiFiEvent(WiFiEvent_t event) {
  switch (event) {
    case SYSTEM_EVENT_STA_CONNECTED:
      Serial.println("Connected to AP");
      break;
    case SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP:
      Serial.print("Got IP address: ");
      Serial.println(WiFi.localIP());
      // 连接成功，通知手机
      notifyPhone();
      break;
    case SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED:
      Serial.println("Disconnected from AP");
      WiFi.reconnect();
      break;
    default:
      break;
  }
}
// 通知手机函数
void notifyPhone() {
  WiFiUDP udp;
  const int udpPort = 8266; // 约定的端口
  udp.begin(udpPort);
  const char *message = "{\"result\":\"success\"}";
  udp.beginPacket("255.255.255.255", udpPort); // 广播地址
  udp.write(message);
  udp.endPacket();
  udp.stop();
  Serial.println("Notified phone of success.");
}
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // 注册 Wi-Fi 事件回调
  WiFi.onEvent(WiFiEvent);
  // 启动 AirKiss
  Serial.println("Starting AirKiss...");
  airkiss.start(); // 库会自动处理监听和解析
}
void loop() {
  // AirKiss 库需要在 loop 中被调用，以处理内部状态机
  airkiss.loop();
  // AirKiss 解析成功，它会内部调用回调
  // 这里我们不需要做太多事，等待 WiFiEvent 即可
  delay(10);
}

手机端代码逻辑 (伪代码)

// Android/iOS App 伪代码
public void startAirKissConfig() {
    // 1. 获取当前 Wi-Fi 的 SSID 和 Password
    String ssid = getCurrentWifiSSID();
    String password = getCurrentWifiPassword();
    // 2. 初始化 AirKiss 编码器
    AirKissEncoder encoder = new AirKissEncoder();
    String dataToTransmit = encoder.encode(ssid, password); // 内部会拼接并计算 CRC
    // 3. 开始信道协商和数据发送
    // a. 扫描设备，找到一个设备
    // b. 随机选择一个信道，channel 6
    // c. 在 channel 6 上发送 TIC 包，等待设备响应
    // d. 协商成功后，在 channel 6 上以 2.4Mbps 速率发送 dataToTransmit 数据流，持续 8 秒
    // 4. 发送完毕，开始监听反馈
    startListeningForFeedback();
}
private void startListeningForFeedback() {
    // 在约定的 UDP 端口 (如 8266) 上监听
    // 收到 {"result":"success"} 消息后，弹出 "配网成功" 提示
    // 10 秒后未收到，则提示 "配网失败，请重试"
}

AirKiss 是一个巧妙、高效且实用的智能设备配网方案，它通过利用 Wi-Fi 物理层的特性，在保证用户体验和成本效益之间取得了很好的平衡，对于绝大多数消费级智能硬件产品来说，它是一个成熟且值得优先考虑的配网技术，开发者只需选择一个成熟的库，并按照上述步骤进行集成，即可快速实现 AirKiss 功能。