LoRaWAN協議(三)--Server端數據協議

LoRaWAN Server 端架構##

LoRaWAN 的server包括 NS(Network server)、AS(application server)、CS(Custom server)....

其中NS和AS是比不可少的，是完成LoRaWAN協議的重要組成部分

NS 職責

NS是直接與GW通信的服務器，也是AS和GW之間的橋梁

我所知道的工作有如下幾點：

1. 驗證數據的合法性(校驗MIC)
2. 從GW的信息中提取數據，整理成NS 的JSON數據包
3. 將校驗合法的數據打包成新的JSON包上傳至AS
4. OTAA入網時向AS發送請求入網消息，然后再將入網信息告訴AS，當獲取AS傳來的入網的信息，告訴GW
5. GW 和 AS之間的數據通道

有幾點需要注意的是NS端的數據不進行AES解密工作。

AS 職責

AS是server端的數據處理中心

它的工作有如下幾點:

1. 上行數據的解密
2. 下行數據的加密
3. OTAA入網請求的處理(同意入網/生成APPSKEY/NWKSKEY)

CS 職責

CS負責將AS給的數據處理成用戶自定義的數據協議格式，也就是說，CS端必須是用戶來完成的，因為上面運行的是用戶的協議。這里也就不再多說了。

抓包分析

以下是我在本地服務器端通過抓到得來的數據，我們通過分析數據包來理解數據的走向已及現有的server端處理流程。抓包使用的是tcpdump。

1.NS->AS數據
這是一幀從NS->AS的數據，使用的是TCP方式，AS的數據端口為4000。從data部分我們可以看出來，這是一個未解密的數據。

15:30:53.662471 IP localhost.60795 > localhost.4000: Flags [P.], seq 13:328, ack 14, 
win 442, options [nop,nop,TS val 414153 ecr 414145], length 315

	0x0000:  4500 016f aee3 4000 4006 8ca3 7f00 0001
	0x0010:  7f00 0001 ed7b 0fa0 5505 b988 2261 4f1b
	0x0020:  8018 01ba ff63 0000 0101 080a 0006 51c9
	0x0030:  0006 51c1 7b22 6170 7022 3a7b 226d 6f74
	0x0040:  6565 7569 223a 2234 6137 3730 3032 3031
	0x0050:  3631 3031 3622 2c22 6469 7222 3a22 7570
	0x0060:  222c 2273 6571 6e6f 223a 3532 332c 2275
	0x0070:  7365 7264 6174 6122 3a7b 2270 6f72 7422
	0x0080:  3a32 2c22 7061 796c 6f61 6422 3a22 5645
	0x0090:  7666 6f56 2b72 6631 5838 4177 316e 6c52
	0x00a0:  7077 227d 2c22 6d6f 7465 7478 223a 7b22
	0x00b0:  6672 6571 223a 3437 312e 352c 2264 6174
	0x00c0:  7222 3a22 5346 3132 4257 3132 3522 2c22
	0x00d0:  636f 6472 223a 2234 2f35 222c 2261 6472
	0x00e0:  223a 6661 6c73 657d 2c22 6777 7278 223a
	0x00f0:  5b7b 2265 7569 223a 2266 6666 6562 3832
	0x0100:  3765 6266 3231 6130 3722 2c22 7469 6d65
	0x0110:  223a 2232 3031 362d 3131 2d32 3454 3135
	0x0120:  3a33 303a 3533 5a22 2c22 7469 6d65 6672
	0x0130:  6f6d 6761 7465 7761 7922 3a66 616c 7365
	0x0140:  2c22 6368 616e 223a 342c 2272 6663 6822
	0x0150:  3a30 2c22 7273 7369 223a 2d37 392c 226c
	0x0160:  736e 7222 3a2d 3136 2e35 7d5d 7d7d 00	
	

提取其中的數據部分為：

{
    "app": {
        "moteeui": "4a770020161016",
        "dir": "up",
        "seqno": 523,
        "userdata": {
            "port": 2,
            "payload": "VEvfoV+rf1X8Aw1nlRpw"
        },
        "motetx": {
            "freq": 471.5,
            "datr": "SF12BW125",
            "codr": "4/5",
            "adr": false
        },
        "gwrx": [
            {
                "eui": "fffeb827ebf21a07",
                "time": "2016-11-24T15:30:53Z",
                "timefromgateway": false,
                "chan": 4,
                "rfch": 0,
                "rssi": -79,
                "lsnr": -16.5
            }
        ]
    }
}

再把app.userdata.payload 做base64解碼之后，得到的payload內容是這個:

app.userdata.payload base64 decoded:
\x54 \x4b \xdf \xa1 \x5f \xab \x7f \x55 
\xfc \x03 \x0d \x67 \x95 \x1a \x70 

此時看到的payload因為是加密的，所以完全看不出來數據內容是什么。

不過在這里，我們可以看到，NS已經將GW上傳的數據做了一定的解析，封裝成了另外一種JSON格式，由此，我們不難得出，NS做的工作包括--base64解碼/MIC校驗/GW數據包的重新組包

2.AS->CS數據
這是一幀從AS->CS的數據，使用的是TCP方式，CS的數據端口為5000。從data部分我們可以看出來，這是一個已經解密完成的數據了。

15:30:53.663219 IP localhost.36774 > localhost.5000: Flags [P.], seq 13:328, ack 13, 
win 342, options [nop,nop,TS val 414153 ecr 414140], length 315
        0x0000:  4500 016f 928b 4000 4006 a8fb 7f00 0001
        0x0010:  7f00 0001 8fa6 1388 2a2a 93a0 9d70 4aae
        0x0020:  8018 0156 ff63 0000 0101 080a 0006 51c9
        0x0030:  0006 51bc 7b22 6170 7022 3a7b 226d 6f74
        0x0040:  6565 7569 223a 2234 6137 3730 3032 3031
        0x0050:  3631 3031 3622 2c22 6469 7222 3a22 7570
        0x0060:  222c 2273 6571 6e6f 223a 3532 332c 2275
        0x0070:  7365 7264 6174 6122 3a7b 2270 6f72 7422
        0x0080:  3a32 2c22 7061 796c 6f61 6422 3a22 4151
        0x0090:  4944 4241 5547 4277 674a 4367 734d 4451
        0x00a0:  3450 227d 2c22 6d6f 7465 7478 223a 7b22
        0x00b0:  6672 6571 223a 3437 312e 352c 2264 6174
        0x00c0:  7222 3a22 5346 3132 4257 3132 3522 2c22
        0x00d0:  636f 6472 223a 2234 2f35 222c 2261 6472
        0x00e0:  223a 6661 6c73 657d 2c22 6777 7278 223a
        0x00f0:  5b7b 2265 7569 223a 2266 6666 6562 3832
        0x0100:  3765 6266 3231 6130 3722 2c22 7469 6d65
        0x0110:  223a 2232 3031 362d 3131 2d32 3454 3135
        0x0120:  3a33 303a 3533 5a22 2c22 7469 6d65 6672
        0x0130:  6f6d 6761 7465 7761 7922 3a66 616c 7365
        0x0140:  2c22 6368 616e 223a 342c 2272 6663 6822
        0x0150:  3a30 2c22 7273 7369 223a 2d37 392c 226c
        0x0160:  736e 7222 3a2d 3136 2e35 7d5d 7d7d 00
		

提取其中的數據部分為：

{
    "app": {
        "moteeui": "4a770020161016",
        "dir": "up",
        "seqno": 523,
        "userdata": {
            "port": 2,
            "payload": "AQIDBAUGBwgJCgsMDQ4P"
        },
        "motetx": {
            "freq": 471.5,
            "datr": "SF12BW125",
            "codr": "4/5",
            "adr": false
        },
        "gwrx": [
            {
                "eui": "fffeb827ebf21a07",
                "time": "2016-11-24T15:30:53Z",
                "timefromgateway": false,
                "chan": 4,
                "rfch": 0,
                "rssi": -79,
                "lsnr": -16.5
            }
        ]
    }
}

再把app.userdata.payload 做base64解碼之后，得到的payload內容是這個:

\x01 \x02 \x03 \x04 \x05 \x06 \x07 \x08 
\x09 \x0a \x0b \x0c \x0d \x0e \x0f 

而此時，數據已經完全解密了，可以看到數據就是在AS解密的，解密完再發送給CS，CS再做進一步用戶協議的處理。

在這里，我們可以看到，AS已經將NS傳輸過來的JSON包的payload部分做了解密，然后再傳給了CS。所以解密工作是在AS完成的。