這裏就上篇文章《Profinet協議解析-DCP》內容進行實踐，經過實驗驗證各操做的準確性，而且也介紹一些基本的通訊分析方法，沒必要使用昂貴的抓包工具（某東200左右），使之成爲人人觸手可及的實驗方式。web
搞這個東西的，基本都屬於工控行業。，目前國內的工控業屬於比較苦逼的行業，固然只限於研發相關崗位，畢竟這是那部分幹活的人，說好聽點就是爲工控業崛起而奮鬥。因此吧你們手上也沒有多少money，就提供一種簡陋的方式，公司有工具的另說。有人可能會問爲何不讓公司提供或購買？話說當採購流程這個垃圾告訴你以年爲單位時，或許你就不這麼問了。別等青春已逝，一事無成。瀏覽器
工具：管理型交換機，PLC（可選），PN設備一臺，PC一臺網絡
軟件：Wireshark工具
圖1 交換機要求標題
如圖1所示，帶有端口鏡像的交換機。這裏的端口鏡像就是其本意，將某個端口鏡像到另一個端口，這樣就能夠監聽該端口上的全部流量，由於交換機相比集線器最大的優點就是實現定向的端口轉發，而不是廣播到全部的端口，最大程度上避免了網絡風暴。這也給網絡監聽帶來了麻煩的地方，好比如圖2所示，控制器在端口2，PN設備在端口1，兩個設備間正常交換數據，在PC機上監聽不到任何數據，除了廣播幀，而端口鏡像剛好能夠無條件的將數據轉發過來。最好再支持VLAN的，後面能夠用來作VLAN相關的實驗驗證。好了，準備好上述設備，基本就能夠完成本章所涉及的實驗。首先按照圖2所示，鏈接全部的設備。.net
圖2 網絡拓撲
控制器和PN設備鏈接1號和2號端口，PC鏈接在另一個端口4，經過交換機web管理界面，將端口1或者2（數據相同）鏡像到端口4。在PC上啓動Wireshark，如圖3所示，選擇監聽網卡，開始就能夠了。根據本身的須要抓取相應的數據包後就能夠中止捕獲，爲一下步篩選數據包節約時間。抓取後的數據包如圖4所示，這裏我以抓包的示例爲主，介紹上一節的DCP相關數據幀。3d
圖3 wireshark界面
圖4 wireshark抓包結果
當拿到數據包後，會發現有許多的幀，比起Ethercat，Canopen要多不少。緣由就是Profinet兼容以太網，因此裏面有ARP協議幀，LLDP鄰居信息傳遞，DHCP域名解析，TCP握手幀，IPV4和IPv6等等在以太網上出現的協議幀。爲了便於拿到咱們須要的，首先要進行數據包過濾，咱們這裏要分析dcp幀，因此直接用「pn_dcp」篩選出這類數據，如圖5所示。這是DCP-Identify識別幀，《Profinet協議解析-DCP》這篇文章中介紹的第三部分，兩幀數據，一幀由plc發送給PN設備，另外一幀由PN設備作出相應。blog
圖5 DCP數據幀
如圖6所示，爲PLC向網絡中廣播的一幀數據，咱們能夠看到源地址爲PLC，目的地址爲PN的廣播域，Ethernet類型爲0x8892（Profinet）。幀的ID爲0xFEFE, 屬於DCP-Req。再往下一部分爲DPC主要的內容區域-DCPblock，這裏有詢問的設備名稱，這個設備名稱來源於下載到PLC的組態。這就是爲何當組態中的名稱與實際不符時，PLC沒法鏈接的緣由，在網絡上只有設備名稱相同的纔會響應這幀數據。這一點類同於咱們的域名同樣，方便好記比較人性化，固然還有一個很重要的緣由域名所屬權在我的，IP所屬權爲NIC組織。若是在組態中容許輸入設備mac地址，理論上就能夠直接創建鏈接。在DCP-Block中，能夠看到上一篇文章中提到的ServiceID，ServiceType，Xid等字段。ip
關於設備名稱和設備轉換名稱，這裏單獨解釋一下。這裏的設備名稱須要特別注意，「xn--xb1aa0f-lm1lh944c」這並非組態中的設備名稱，實際名稱是「驅動xb1aa0f」。在博圖組態中咱們看到的設備名稱就是可視化，可是網絡中所看到的是轉化後的名稱，有了這層轉化關係，咱們就能夠給設備任意起名，肆意妄爲哈哈。那麼爲何要存在這種轉換關係？這仍是迴歸到Profinet一網到底的理念上，它要兼容以太網，那麼做爲這種轉換，就天然須要參考以太網相關的規範，上面提到過設備名稱和域名的類比，這裏一樣是任意字符或多語言域名規範化。以前的域名是除了「-」外不容許任何特殊字符，而如今還出現了中文域名等地方語言的域名，那麼瀏覽器是怎麼識別的，畢竟不可能同時升級全球的DNS協議，必然存在一種轉化方式，使之兼容之前的域名規則，這裏的設備名稱一樣採用了這種方式，有興趣的能夠按照協議規範轉化一下，不過規範晦澀難懂，主要參考RFC3490，3491，3492，3494規範。有興趣能夠了解一下，附標準庫：https://datatracker.ietf.org/。get
圖6 Identify-PLC
言歸正傳，PLC發出了問詢，那麼就須要響應的設備進行答覆。如圖7所示，爲設備名稱爲「驅動xb1aa0f「的伺服響應數據幀。這個數據幀通常都比較長，因此這裏以block爲單元整合展現，再也不展開了。包括有設備名稱，設備ID，IP地址，設備廠家，設備類型，設備優先級等。PLC收到這幀數據就會和組態進行覈實，若是符合就承認這臺設備；若是不符合就會報錯，或從新分配相關參數。博客
圖7 DCP-Identify響應幀
那麼有玩過總線設備的小夥伴可能知道設備的ip相關參數怎麼設置的。這裏涉及到plc的啓動方式。其實有兩種狀況，一種是已經設置了ip，且符合組態數據。另外一種是未分配ip，那麼plc會用已返回的合法ip試圖創建鏈接，若是超時則從新分配相關參數。後面可能單獨一篇文章講一講plc啓動過程當中都在幹什麼？爲何有時候啓動快？有時候啓動就慢？設備數量真的時最大影響因素嗎？
由於篇幅有限，只展現了識別幀的舉例，小夥伴們能夠本身抓幀對着上一篇文章看一看profinet設備間是怎麼交流的。這裏特別解釋一下，在DCP幀裏面我按最簡單的狀況下進行的幀字段分析，有可能在實際中發現有額外的數據，這是很正常的，一個大的協議族還要兼容以太網，斷然不是簡單的幾頁就能夠囊括其中。另外文章中有不對的地方，歡迎在《遙遠的星星》本人博客中評論指正,共同交流。
附：blog.csdn.net/zh_666888/
2020-12-20