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s7通讯协议有哪些(手把手教你手撸通讯协议----S7协议解析)

s7通讯协议有哪些(手把手教你手撸通讯协议----S7协议解析)由于TCP协议需要各种校验、确认,涉及的知识点有点多,暂时图中以UDP协议为例,其实以太网的协议类似于俄罗斯套娃,从用户层的数据包,到传输层是加上了UDP在传输层的协议头:UDPhdr,然后网络层再在这个帧上加上了一个ip协议头:iphdr;而后到链路层,又加上了ether_hdr协议头,最终通过物理层将数据转化成电平或者光信号传递出去。以上图为例:下面这个图很清晰的解释数据包是怎么从网卡一路到应用程序的。当网卡接收到来自外部调解好的电平信号,网卡将电信号转化为数据缓存到网卡缓存区,然后通过DMA协议将数据同步到内存区域中,CPU直接访问内存,将网卡的数据进行截取,并将截取好的数据发送到应用程序进行拆包解析。2、协议封装

1、理论知识

补上上一篇文章的链接!

手把手教你手撸通讯协议(二)-网络的基础

数据流方向:

下面这个图很清晰的解释数据包是怎么从网卡一路到应用程序的。

当网卡接收到来自外部调解好的电平信号,网卡将电信号转化为数据缓存到网卡缓存区,然后通过DMA协议将数据同步到内存区域中,CPU直接访问内存,将网卡的数据进行截取,并将截取好的数据发送到应用程序进行拆包解析。

s7通讯协议有哪些(手把手教你手撸通讯协议----S7协议解析)(1)

2、协议封装

s7通讯协议有哪些(手把手教你手撸通讯协议----S7协议解析)(2)

以上图为例:

由于TCP协议需要各种校验、确认,涉及的知识点有点多,暂时图中以UDP协议为例,其实以太网的协议类似于俄罗斯套娃,从用户层的数据包,到传输层是加上了UDP在传输层的协议头:UDPhdr,然后网络层再在这个帧上加上了一个ip协议头:iphdr;而后到链路层,又加上了ether_hdr协议头,最终通过物理层将数据转化成电平或者光信号传递出去。

接下去,我们用代码实现一个udp包怎么打包并发送,来深入理解网络是怎么工作的。

首先我们创建一个用户的数据包:body[0];

链路层还未产生ip地址,所以链路层的地址发现主要以mac地址的方式进行通讯,mac的地址长度为6 bytes;链路层的协议主要由2个bytes确定:

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接下来我们要进行网络层的网络头进行打包:

网络层比链路层复杂很多,此时需要产生ip地址,也包含了很多功能。网络层的主要架构如下图所示:

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代码如下:

主要包含了版本号,首部长度,服务类型,字节数,标识,标志,片偏移,生存时间(TTL) 协议,首部校验和,源IP地址,目的IP地址,选项,数据等格式。

s7通讯协议有哪些(手把手教你手撸通讯协议----S7协议解析)(5)

在传输层中,产生了端口号:如常见的102端口、80端口、3306端口、44818端口、502端口。

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3、数据解析

以下以西门子的S7协议为例,S7协议与上位机通讯主要基于可靠的TCP协议。以下包主要包含了从第五层到第七层的详细数据解析。

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读取数据发送报文

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  • TPKT(第五层:会话层)
  • 该层总共占4个字节:
  • 版本号:0x03
  • 预留:0x00
  • 长度:0x001F
  • COTP(第六层:表示层)
  • 该层总共占3个字节:
  • 长度:0x02
  • PDU类型(DT Data):0XF0
  • 目标引用:0x80
  • S7Communication(第七层:应用层)
  • 该层总用占24个字节,并且分两部分:
  • Header:
  • 协议ID(Protocol ID):0x32
  • Ack_Data:0x01
  • 预留:0x0000
  • 协议数据单元引用:0x037D
  • 参数长度:0x000E
  • 数据长度:0x0000
  • Parameter:
  • 功能码Read Var:0x04
  • 通信项数:0x01
  • 通信项1:
  • 通信项Header
  • 变量指定:0x12
  • 地址长度:0x0A
  • SyntaxID:0x10
  • 传输数据类型byte:0x02
  • 通信项Param
  • 读取长度:0x04
  • DB号:0x01
  • 存储区类型DB存储区:0x84
  • 开始字节:0x000000

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返回帧:

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报文说明:

  • TPKT(第五层:会话层)
  • 该层总共占4个字节:
  • 版本号:0x03
  • 预留:0x00
  • 长度:0x001D
  • COTP(第六层:表示层)
  • 该层总共占3个字节:
  • 长度:0x02
  • PDU类型(DT Data):0XF0
  • 目标引用:0x80
  • S7Communication(第七层:应用层)
  • 该层总用占22个字节,并且分两部分:
  • Header:
  • 协议ID(Protocol ID):0x32
  • Ack_Data:0x03
  • 预留:0x0000
  • 协议数据单元引用:0x037D
  • 参数长度:0x0002
  • 数据长度:0x0008
  • 错误等级:0x00
  • 错误代码:0x00
  • Parameter:
  • 功能码Read Var:0x04
  • 通信项数:0x01
  • 通信项1:
  • 返回结果Success:0xFF
  • 传输数据类型Byte/Word/DWord:0x04
  • 长度:0x0020
  • 数据:0x00000000
  • 该返回报文说明读取的4个字节数值均为0

解包的实现代码:

s7通讯协议有哪些(手把手教你手撸通讯协议----S7协议解析)(11)

其实做工业协议的解析都是按照规则一步一步进行拆解。

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