最详细的S7协议解析文档

### 最详细的S7协议解析文档 #### 一、基于OSI模型的S7 Comm以太网协议架构： S7 Comm协议作为西门子自动化产品线中的一个重要组成部分，它主要用于实现不同自动化组件之间的通信。该协议遵循OSI七层模型的原则进行设计与实现。 1. **物理层**：定义了物理接口的特性，包括电气、机械、过程和功能属性。 2. **数据链路层**：分为两个子层——逻辑链路控制(LLC)子层和媒体访问控制(MAC)子层。LLC负责提供节点间数据传输服务，MAC则负责控制介质的访问方式。 3. **网络层**：负责路径选择和将数据包从源主机发送到目的主机。在网络层中，IP协议是最常用的协议之一。 4. **传输层**：主要负责端到端的数据传输，并确保数据传输的可靠性。在S7 Comm中，通常使用TCP协议来实现可靠的传输服务。 5. **会话层**：负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。 6. **表示层**：处理数据格式化和加密解密等事务。 7. **应用层**：为应用程序提供服务。S7 Comm在此层实现了一系列特定的服务，如读写PLC内存中的数据、上传或下载程序等。 #### 二、使用Wireshark软件实际抓取的S7 Comm协议信息帧： 1. **整体协议数据帧的具体内容**：包括Ethernet II层、IP层、TCP层以及S7 Comm层等多个层次的信息。 2. **Ethernet II层数据帧的具体内容**：主要包含源MAC地址、目的MAC地址以及类型字段等信息。 3. **IP层数据帧的具体内容**：包括版本号、头部长度、服务类型、总长度、标识、标志、分片偏移、生存时间、协议类型、头部校验和、源IP地址以及目的IP地址等。 4. **TCP层数据帧的具体内容**：包括源端口、目的端口、序号、确认序号、头部长度、保留位、窗口大小、校验和以及紧急指针等字段。 5. **S7 Comm（TPKT）层数据帧的具体内容**：TPKT（Transport Protocol Kernel）是S7 Comm协议栈中的一个层次，它位于TCP之上，用于封装上层协议数据。 6. **S7 Comm（COTP）层数据帧的具体内容**：COTP（Connection-Oriented Transport Protocol）是S7 Comm协议栈中的另一个重要层次，它位于TPKT之上，用于建立连接并管理数据的传输。 7. **S7 Comm层数据帧的具体内容**：这一层包含了具体的S7 Comm应用数据和服务。 #### 三、S7 Comm协议信息帧解析： ##### S7协议封装 1. **S7 Comm（TPKT）层数据帧的协议解析**： - TPKT层主要用于封装高层的数据，其头部包含了一个字节的版本号和两个字节的长度字段，用于指示TPDU的长度。 2. **S7 Comm（COTP）层数据帧的协议解析**： - COTP层提供了面向连接的服务，其数据帧包括： - 版本号：固定设置。 - 后续数据字节长度：指示后续数据的长度。 - **COTP连接数据包** - 版本号：固定设置。 - 后续数据字节长度：指示后续数据的长度。 - **COTP功能数据包** - 版本号：固定设置。 - 后续数据字节长度：指示后续数据的长度。 3. **S7 Comm层请求数据帧的协议解析**： - **数据帧头** - 协议标识符：固定设置，标识此数据帧为S7 Comm协议数据。 - ROSCTR设置：指定请求或应答的类型。 - 冗余标识符：固定设置。 - 协议数据单元参考：标识序列号，用于匹配请求和响应。 - 数据帧参数区总字节长度：指示参数区的长度。 - 数据帧数据区总字节长度：指示数据区的长度。 - **数据帧参数区** - 功能代码：指定请求的功能。 - 参数项个数：表示参数区中参数的数量。 - 变量说明：根据功能代码确定。 - 语法标识符：用于识别变量的类型。 - 数据传输大小：指定数据的传输单位。 - 访问数据的个数：需要访问的数据个数。 - DB块的编号：目标DB块的编号。 - 访问数据类型：数据的类型。 - 访问DB块的偏移量：数据在DB块中的起始地址。 - **数据帧数据区** - 根据功能代码及参数区的内容确定具体的数据内容。 通过对S7 Comm协议的深入分析，我们可以更准确地理解其工作原理及数据交换机制。这不仅有助于开发者更好地利用该协议进行自动化系统的开发，也为维护人员提供了更为清晰的操作指南，从而提高工作效率并减少故障发生的可能性。