一、ESP-NOW基本觀念介紹

 一、ESP-NOW基本觀念介紹

ESP_NOW是上海樂鑫公司以其ESPxx無線WiFi晶片為基礎所定義的一種無線通信協定，這種通信協定是一種不需要交握(Handshake)的過程，就可以讓多個設備在不使用 Wi-Fi 的情況下相互通信的協定。該協定類似於2.4GHz低功耗的無線連接，這些設備之間在它們通信之前需要先經過配對的過程，配對完成後，是屬於點對點且安全的連接。這意味著在將設備相互配對後，它們之間的連接是連續且持久的，換句話說如果其中一個ESPxx模組板突然斷電或重置，當它重新啟動時，它會自動連接到它之前配對的對等實體以繼續通信。

在ESP-NOW中，應用程式的資料被封裝成供應廠商指定(Vendor – Specific)式的動作框架(action frame)，它可以在沒有連接的狀態下從一個WiFi裝置傳送到另一個WiFi裝置上去。為了保護這個動作框架的安全性，在其中使用了CCMP (CTR with CBC-MAC) 這種安全通信協定 。

🖸 ESP-NOW框架格式

ESP-NOW使用所謂的供應廠商指定(Vendor – Specific)式動作框架(action frame)，這個動作框架的格式內容如下，其預設的傳輸速度為 1 Mpbs。

MAC Header	Category Code	Organization Identifier	Random Values	Vendor Specific Content	FCS
24 bytes	1 bytes	3 bytes	4 bytes	7~255 bytes	4 bytes

供應廠商指定(Vendor – Specific)動作框架(action frame)格式內容

1•MAC Header：MAC表頭，由於 ESP-NOW 是無連接的，因此 MAC 標頭與標準WiFi框架的標頭略有不同，其中FrameControl 字段的 FromDS 和 ToDS的位元值均為0；接著第一個字段設定為目標地址，第二地址字段設定為來源地址，第三個地址字段設定為廣播地址（即0xff:0xff:0xff:0xff:0xff:0xff）。

2•Category Code：類別代碼，在此設定為表示供應商特定類別的值 (即127)。

3•Organization Identifier：組織識別碼，組織識別碼包含一個唯一代碼，即上海樂鑫申請的 MAC 地址的前三個bytes（0x18fe34）。

4•Random Values：隨機值，主要是用於防止網路的中繼攻擊(Realy Attack)之用。

5•Vendor Specific Content：供應廠商特定內容，其內容如下：

Element ID	Length	Organization Identifier	Type	Version	Body
1 byte	1 byte	3 bytes	1 byte	1 byte	0~250 bytes

1•Element ID：元素 ID 字段，設定的值為 (221)，表示供應商特定的元素碼。

2•Length：長度字段，是組織識別碼、類型、版本和本體總長度的集合。

3•Organization Identifier：組織識別碼，其意義同前，即由上海樂鑫申請的 MAC地址的前三個bytes（即0x18fe34）。

4•Type：類型字段，在此設定為代表 ESP-NOW 的值 (4)。

5•Version：版本字段，即目前 ESP-NOW 的版本。

6•Body：本體字段，即ESP-NOW真正傳送的數據，最大值為250個位元組。

🖸 ESP-NOW安全性

ESP-NOW 使用了 CCMP加密方法，該方法在 IEEE 802.11-2012標準中有詳細的描述，保護供應商特定的操作框架。在Wi-Fi 設備中會維持一個主要主密鑰 (PMK) 和幾個本地主密鑰 (LMK)，PMK 和 LMK 的長度都是 16 bytes。

• PMK 用於使用 AES-128 算法加密 LMK。使用esp_now_set_pmk()指令可以設定採用 PMK加密方式。如果未設置 PMK，則默認使用PMK。

• 配對設備的 LMK 用於使用 CCMP 方法加密供應商特定的操作框架，不同 LMK 的最大數量為六個，如果未設置配對設備的 LMK，則不會加密供應商特定的操作框架。

在ESP-NOW中不支持加密廣播特定供應商的操作框架。

🖸 ESP-NOW整體綜合特性

經由前面的說明與樂鑫公司所提供的技術資料我們可歸納出以下ESP-NOW這種通信協定的特性：

• 可做加密和未加密的單播通信

• 混合加密和未加密的對等設備

• 最多可承載250 bytes的有效資料荷載

• 發送回應函數，可用來設置通知應用層程式傳輸成功或失敗的訊息

 

ESP-NOW 技術也有以下限制：

• 有限的加密對等點，Station模式最多支持10個加密對等裝置， SoftAP+Station模式下最多6個。

• 支持多個未加密對等裝置，但其總數應少於 20 個，包括加密對等裝置。

• 有效荷載資料長度限制為 250 bytes。

簡單來說，ESP-NOW 是一種快速及非交握式的通信協議，可用於在 ESPxx 板之間交換簡短的訊息（最多 250 bytes）。