LoRaWAN设备的两种入网方式（ABP和OTAA）

目录

一、OTAA

1、名词解释

2、入网流程

二、ABP

三、两种入网方式的比较

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一、OTAA

1、名词解释

（1）AppEUI：64位（8字节）的唯一标识符，用于标识特定的应用程序或组织（如果用的是chirpstack，终端这里可以配一个随机数）。

（2）DevEUI：64位（8字节）的唯一标识符，用于标识单个LoRaWAN设备，每个设备都有一个唯一的DevEUI。

（3）DevNonce：一个随机数，根据LoRa射频模块的RSSI（信号强度）算出。

（4）AppNonce：由服务端提供的随机值，用于计算NwkSKey 和AppSKey。

（5）NetID：网络ID，也用于计算NwkSKey 和AppSKey。

（6）DevAddr：32bit组成，用于标识当前网络中的终端设备，是在入网过程中由网络服务器NS 分配。

（7）AppSKey：应用会话密钥。

（8）NwkSKey：网络会话密钥。

2、入网流程

（1）终端节点发送Join_Request

        Join_Request格式如下：

         MHDR 为帧头，表示数据的类型（入网请求）；入网请求会携带AppEUI和DevEUI，服务器会通过该数据决定是否允许设备入网DevNonce 是一个随机值，通过LoRa射频模块的RSSI（信号强度）算出。服务端会将收到的DevNonce进行存储 ，如果同一个AppEUI的DevNonce是重复发送，服务器会丢弃该入网请求。MIC是校验码，是通过AppKey计算得来的。

（2）服务器处理入网请求

        Join_Request发送至NS处，NS会通过MIC检查数据是否合法，如果合法会将请求交给AS处理。AS 根据报文中的AppEUI和DevEUI来判断是否接收入网请求。 

（3）NS下发Join_Accept

        如果服务器接受入网，NS将会下发一个Join_Accept命令帧。Join_Accept格式如下：

         AS验证设备后会生成AppNonce，NS会生成一个网络标识符NetID，还分配一个4字节的DevAddr。

（4）生成密钥AppSKey和NwkSKey

        终端节点收到Join_Accept后，会根据AppKey生成两个密钥：AppSKey和NwkSKey，生成方式如下：

NwkSKey

NwkSKey = aes128_encrypt(AppKey, 0x01 | AppNonce | NetID | DevAddr | DevNonce)

AppSKey

AppSKey = aes128_encrypt(AppKey, 0x02 | AppNonce | NetID | DevAddr | DevNonce)

        入网后，后续的通信都使用生成的AppSKey和NwkSKey进行加密和解密（AS端也会计算出AppSKey和NwkSKey），确保数据的机密性和完整性。

整体数据加解密过程大致如下图所示：

二、ABP

        ABP入网的方式比较简单，不需要像ABP那样动态获取信息。ABP这种方法比较简单粗暴，以chirpstack为例，我们可以直接在服务器上配置DevAddr，NwkSKey，AppSKey，然后在终端节点上直接配置与服务器相同的DevAddr，NwkSKey，AppSKey。因为已经直接进行配置，就不再需要join流程了。在这种情况下，这个设备是可以直接发应用数据的，当ABP终端成功发送了第一条数据之后，我们就认为ABP终端入网成功了。

三、两种入网方式的比较

        两种入网方式各有各的优势与短板，具体怎么选择我们还是要看设备以及环境等因素。

1、ABP

优点

（1）快速入网：ABP不需要执行join过程，可直接开始通信。

（2）无网络覆盖依赖：在网络信号弱或者不稳定的区域，ABP不依赖于设备与网络服务器的交互进行入网，因此在某些恶劣的网络条件下可能更可靠。

缺点

        安全性较低：设备的密钥在开始时就已经预设，若这些信息被泄露，攻击者可以伪装成设备进行攻击。

2、OTAA

优点

        安全性高：因为设备在入网过程中会通过网络服务器生成新的会话密钥（NwkSKey 和 AppSKey），并使用 AppKey 进行加密。这样，密钥在每次入网时都是唯一的。而且密钥动态生成，难以被提前获取或破解。

缺点

        依赖网络覆盖：在网络信号弱或不稳定的区域，OTAA 的入网过程可能会失败，因为设备需要与网络服务器进行交互。如果网络覆盖不好，设备可能无法完成入网过程。