CN111478927A - 一种主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法 - Google Patents

一种主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法。该逆向方法采用通讯代理机，通讯代理机具有LAN和串行通讯接口连接能力，能够实现主从方式的通讯功能。通讯代理机由具有RS‑485和以太网通讯的windows计算机、通讯代理软件组成，实现主设备代理同从设备通讯、从设备代理同主设备通讯的交叉互联通讯。通讯代理软件由以太网主从设备代理模块和串行主从代理模块组成，软件实现同主从设备的通讯接收和发送功能。在逆向过程中，代理从设备接收主设备发送的命令，代理主设备接收从设备发送的数据，通过不断利用代理机循环迭代对主从设备执行过程的通讯解析，得到主从设备之间的通讯命令和数据，从而实现主从设备通讯控制命令和数据的逆向。

Description

一种主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法
技术领域
本发明属于通讯网络技术领域，具体涉及一种主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法。
背景技术
主从站式多机通讯方式为主机发送命令到各个从机或者指定的从机，从机在执行完毕后将数据向主机发送，主机采用查询方式接收发送数据，从机采用中断方式接收发送命令。这种通讯方式主要应用在工业以太网和现场CAN总线的传输方式中，主机一般为计算能力强的计算机，从机主要是具有通讯功能的执行节点，多采用主从式串行通讯或者TCP/IP以太网传输，具有传输方式灵活、通讯速率高、实时性强和传输距离远的特点。在这种通讯方式中，主从站之间的通讯很多都是透明式的通讯，无法知道主从站之间通讯的命令和数据，限制了这些设备的扩展应用。
目前，通讯命令的逆向技术主要是基于以太网的网络侦听，网络监听是一种监视网络状态、数据流程以及网络上信息传输的方法，它将网络接口设定成监听模式，截获网络上所传输的数据包，主要采用共享式网络和混杂模式的技术手段。共享式网络是通过网络的每一个数据包都被发送至每一台主机，如采用集线器构成的网络。计算机网卡的正常工作模式一般是数据报文、广播和组播报文，将网卡的工作模式设置为混杂模式，网卡对报文中的目标 MAC 地址不加任何检查而全部接收，通过对接收的数据进行分析得到主从站的命令和数据。在共享式网络中，将主机的网卡工作模式设置为混杂模式，则可以利用嗅探器工具在这台主机上监听到网络中传输的数据包。混杂工作模式是网络监听的核心，这种网络监听方式需要分析的数据流量比较大。
这种逆向技术仅仅适用于以太网络环境，而对于使用点对点的通讯接口的主从结构无法实现监听，同时，该方法具有分析工作量和花费时间长的缺点。许多主从式设备如测量仪器、控制设备需要通过点对点的串行通讯接口如RS-232、RS-422、RS-485等来实现数据的实时交换，设备需要专门的硬件接口和通讯软件才能进行多机自动化地协同工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法。
本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法，其特点是，所述的逆向方法使用通讯代理机，通讯代理机包括具有RS-485接口和以太网通讯接口的windows计算机、主从代理软件；通讯代理机具有LAN和串行通讯接口连接能力，能够实现主从方式的通讯功能；主从站代理软件包括以太网主从站代理软件和串行主从代理软件；
通讯代理机又分为主设备代理和从设备代理，主设备代理代替主设备与从设备连接，从设备代理代替从设备与主设备连接，建立了交叉互联通讯机制；
所述的逆向方法在交叉互联通讯过程中，代理从设备接收主设备发送的命令，代理主设备接收从设备发送的数据，逆向过程根据主设备和从设备的功能域依次推进，通过不断利用通讯代理机循环迭代对主设备和从设备执行过程进行通讯解析，得到主设备和从设备之间的通讯命令和数据。
所述的具有RS-485接口和以太网通讯接口的windows计算机分别实现同具有相应接口的主设备和从设备进行连接；所述的主从代理软件实现分别同主设备和从设备通过交叉互联通讯机制实现通讯；
所述的通讯代理机由主站代理和从站代理组成，主站代理同从站连接，逆向从站数据，主站同从站代理连接，逆向主站命令，通过不断利用通讯代理机循环迭代对主设备和从设备执行过程进行通讯解析。
所述的通讯代理机交替代理主设备和从设备，不断地通过执行过程迭代，从通讯代理机中获得主设备发送的执行命令和从设备执行完成后返回的结果数据。
本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法中的主设备是指可以自主运行的设备，如计算机，从设备是指需要依赖于主设备才能正常工作的设备，如仪表、变送器等，根据实际功能使用包括LAN、串口等一些标准通讯接口。主设备向从设备发送的信息称为命令，从设备响应主设备的命令执行相关操作完成后回送的信息称为数据。这种主设备和从设备或者分布式系统结构，通过逆向主设备和从设备之间的通讯命令，为设备的定制使用，在数据采集和控制系统的自动化中广泛应用。
为了逆向主设备和从设备间通讯命令和数据，本发明设计了一个通讯代理机，通讯代理机具有LAN和串行通讯接口连接能力，能够实现主从方式的通讯功能。
以太网通讯代理软件包括以太网主设备代理软件和以太网从设备代理软件。以太网通讯采用WINSOCKET控件建立连接，在计算机中建立一个通讯套接字端口，以太网通讯代理软件在网络上传输和接收数据都是通过这个套接字端口来实现。WINSOCKET包含数据报文协议UDP和传输控制协议TCP，WINSOCKET用户为透明传输方式，封装了链路层、网络层、传输层等的通讯细节，实现双向的透明数据交换。实现以太网通讯首先需要识别主设备和从设备的通讯端口，识别方法是在系统命令模式下利用网络监控命令NETSTAT列出所有端口和对应的程序，找到主设备运行的相关进程和使用的通讯端口。以太网主设备代理软件通过找到的通讯端口首先建立同从站的通讯连接，通过划分主设备和从设备运行的逻辑功能域，向从设备发送通过以太网从设备代理识别的主设备命令，等待从设备在当前逻辑功能域执行完成后返回的数据，对接收的数据进行解析得到从设备数据协议，逻辑功能域为完成一个相对独立的功能在主设备和从设备上需要的相关处理流程。以太网从设备代理软件通过之前找到的通讯端口首先等待同主设备的通讯连接，通过划分主设备和从设备运行的逻辑功能域，主设备向以太网代理从设备发送的主设备命令，代理从设备对接收到的数据进行解析得到主设备发送来的命令。通过代理软件不断地利用主设备同以太网从设备代理的通讯和以太网主设备代理同从设备的通讯，不断地递归执行，识别出主设备和从设备之间的命令和数据。
串行代理软件包括串行主设备代理软件和串行从设备代理软件。主从设备代理子模块的通讯端口、通讯速率、数据位数、奇偶校验和停止位数通过主从站的设置中可以得到。主设备串行代理软件通过之前通讯端口参数打开通讯连接，通过划分主设备和从设备运行的逻辑功能域，向从设备发送通过串行从设备代理识别的主设备命令，等待从设备在当前逻辑功能域执行完成后返回的数据，对接收数据进行解析得到从设备数据协议。从设备串行代理软件通过之前的通讯端口首先建立同主设备的通讯连接，通过划分主设备和从设备运行的逻辑功能域，等待主设备向串行从设备代理发送的主设备命令，对接收的数据进行解析得到主设备命令。通过主从代理软件不断地利用主设备同串行从设备代理的通讯和串行主设备代理同从设备的通讯，不断地递归执行，识别出主设备和从设备之间的命令和数据。
本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法，利用了对LAN和串行通讯的底层通讯、交叉互联通讯机制和代理机循环迭代方式，实现方便快速地对主从设备命令和数据进行逆向分析，适用于工业以太网和串行通讯。
本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法，能够获取主从站之间的通讯命令和数据，为主设备和从设备分离使用、建立更大的系统和定制化的开发利用建立底层网络通讯协议，应用在物联网、信息化和智能制造等领域的数据采集和自动控制中。本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法在风洞试验的多个控制和采集的自动化系统中得到了应用。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法在以太网主从站命令逆向系统应用的框图。
图2为本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法在串行主从站命令逆向系统应用的框图。
图3为本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法中的主从代理软件框图。
图4为本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法中的逆向命令的通讯连接图。
图5为本发明的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法中的逆向数据的通讯连接图。
图中，101.以太网主站，102.以太网从站，103.以太网络，104.主站以太网代理，105.从站以太网代理；
201.串行主站，202. 串行从站，203.串行通讯线，204.主站串行代理，205.从站串行代理；
301.主程序，302.以太网代理程序，303.串行代理程序，304.以太网主代理程序，305.以太网从代理程序，306.串行主代理程序，307.串行从代理程序，308.以太网接收主代理，309.以太网发送主代理，310.以太网接收从代理，311.以太网发送从代理，312.串行接收主代理，313.串行发送主代理，314.串行接收从代理，315.串行发送从代理；
401.主设备，402.从设备代理，403.建立连接Ⅰ，404.功能域1命令，405.功能域2命令，406.功能域n命令。
501.主设备代理，502.从设备，503.建立连接Ⅱ，504.发送功能域1命令，505.发送功能域1数据，506.发送功能域2命令，507.发送功能域2数据，508.发送功能域n命令，509.发送功能域n数据。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
以太网主从站命令逆向系统如图1所示，以太网主站101、以太网从站102、主站以太网代理104和从站以太网代理105通过以太网络103连接。当逆向以太网主从站命令时，保持以太网主站101和从站以太网代理105打开，主站以太网代理104和以太网从站102关闭，通过操作以太网主站101，从站代理程序可以获得从以太网主站101发送来的命令。当逆向以太网主从站数据时，保持主站以太网代理104和以太网从站102打开，以太网主站101和从站以太网代理105关闭，通过在主站以太网代理104上发送前面逆向的命令可以得到以太网从站102数据。
实施例1的主站以太网代理104软件主要的类程序如下：
Socket()； //利用获得的以太网主站101、以太网从站102的地址端口参数建立通讯套接字；
Connect()； //在主站以太网代理104和以太网从站102之间建立连接；
Write()； //主站以太网代理104发送自从站以太网代理105中得到的命令；
Read()； //主站以太网代理104获得以太网从站102根据上面命令返回的数据，在此逆向以太网从站102数据；
Close()； //以主站以太网代理104关闭通讯连接。
实施例1的从站以太网代理105软件主要的类程序如下：
Socket()； //利用获得的以太网主站101、以太网从站102的地址端口参数建立通讯套接字；
Bind()； //在以太网主站101和从站以太网代理105之间建立连接；；
Listen（）； //等待以太网主站101的发送信息；；
Accept()； //接收以太网主站101的信息到缓存；
Read()； //读取以太网主站101发送的命令，在此逆向出以太网主站101命令；
Close()； //关闭通讯连接。
实施例2
串行主从站命令逆向系统如图2所示，串行主站201、串行从站202、主站串行代理204和从站串行代理205通过串行通讯线203即RS-485总线连接。当逆向串行主从站命令时，保持串行主站201和从站串行代理205打开，主站串行代理204和串行从站202关闭，通过操作串行主站201，从站代理程序可以获得从串行主站201发送来的命令。当逆向串行从站数据时，保持主站串行代理204和串行从站202打开，串行主站201和从站串行代理205关闭，通过在主站串行代理204发送前面逆向的命令可以得到返回的串行从站202数据。
实施例2的从站串行代理205主要的类程序如下：
Mscomm()；//建立通讯参数：端口号、波特率、奇偶校验、数据位/停止位等；
Portopen()；//打开同串行主站201连接的通讯端口；
Read()； //读取串行主站201发送的命令，在此逆向出串行主站201命令
Close()； //关闭端口连接。
实施例2的主站串行代理204主要的类程序如下：
Mscomm()；//建立通讯参数：端口号、波特率、奇偶校验、数据位/停止位等；
Portopen()；//打开同串行从站202连接的通讯端口；
Write()；//向串行从站202发送自从站串行代理205中逆向的命令；
Read()；//读取串行从站202发送的数据，在此逆向出串行从站202发送的数据；
Close()；//关闭端口连接。
实施例1和实施例2的主从代理软件框图如图3所示，主程序301包括以以太网代理程序302和串行代理程序303，以太网代理程序302由以太网主代理程序304和以太网从代理程序305组成，串行代理程序303由串行主代理程序306和串行从代理程序307组成，以以太网主代理程序304由以太网接收主代理308和以太网发送主代理309组成，以太网从代理程序305由以太网接收从代理310和以太网发送从代理311组成，串行主代理程序306由串行接收主代理312和串行发送主代理313组成，串行从代理程序307由串行接收从代理314和串行发送从代理315组成。
实施例1和实施例2的逆向命令的通讯连接图如图4所示，主设备401和从设备代理402建立连接Ⅰ403，主设备401发送功能域1命令404，从设备代理402获得功能域1命令，主设备401发送功能域2命令405，从设备代理402获得功能域2命令，主设备401发送功能域n命令406，从设备代理402获得功能域n命令，这样反复迭代，逆向出所有主设备401的命令。
实施例1和实施例2的逆向数据的通讯连接图如图5所示，主设备代理501和从设备502建立连接Ⅱ503；主设备代理501发送功能域1命令504，从设备502获得发送功能域1命令504，在执行完成后向主设备代理501返回数据，主设备代理501获得从站的发送功能域1数据505；主设备代理501发送功能域2命令506，从设备502获得发送功能域2命令506，在执行完成后向主设备代理501返回数据，主设备代理501获得从站的发送功能域2数据507；主设备代理501发送功能域n命令508，从设备502获得发送功能域n数据509，在执行完成后向主设备代理501返回数据，主设备代理501获得从站的发送功能域n数据509；这样反复迭代，逆向出所有从站数据。

Claims (3)

1.一种主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法，其特征在于，所述的逆向方法使用通讯代理机，通讯代理机包括具有RS-485接口和以太网通讯接口的windows计算机、主从代理软件；通讯代理机具有LAN和串行通讯接口连接能力，能够实现主从方式的通讯功能；主从代理软件包括以太网主从代理软件和串行主从代理软件；
通讯代理机又分为主设备代理和从设备代理，主设备代理代替主设备与从设备连接，从设备代理代替从设备与主设备连接，建立了交叉互联通讯机制；
所述的逆向方法在交叉互联通讯过程中，代理从设备接收主设备发送的命令，代理主设备接收从设备发送的数据，逆向过程根据主设备和从设备的功能域依次推进，通过不断利用通讯代理机循环迭代对主设备和从设备执行过程进行通讯解析，得到主设备和从设备之间的通讯命令和数据。
2.根据权利要求1所述的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法，其特征在于，所述的具有RS-485接口和以太网通讯接口的windows计算机分别实现同具有相应接口的主设备和从设备进行连接；所述的主从代理软件实现分别同主设备和从设备通过交叉互联通讯机制实现通讯；
所述的通讯代理机由主站代理和从站代理组成，主站代理同从站连接，逆向从站数据，主站同从站代理连接，逆向主站命令，通过不断利用通讯代理机循环迭代对主设备和从设备执行过程进行通讯解析。
3.根据权利要求2所述的主设备和从设备通讯控制命令的逆向方法，其特征在于，所述的通讯代理机交替代理主设备和从设备，不断地通过执行过程迭代，从通讯代理机中获得主设备发送的执行命令和从设备执行完成后返回的结果数据。
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