西门子作为一个老牌工控企业，在中国市场拥有很高的市场占有率。如果要说起西门子的通信协议，相信大家多多少少能说出一些，比如MPI、PPI、USS、Profibus、Profinet、S7等，但是西门子在协议的开放性方面还是相对要封闭一些，所以很多时候我们是没法知道这些协议的底层通信原理的。
在这里，我主要是结合Wireshark抓包工具，跟大家去分享一下，如何是一步一步抓取西门子S7通信协议底层通信报文的，希望通过我一步一步地分析，让大家都能够对西门子S7协议有所了解的同时，也学会基本的抓包操作与报文分析。
1 环境搭建
1、首先我们要准备要准备一个西门子的PLC，并保证PLC与PC之间的网络连接正常。PS：对于手头没有PLC的童鞋，可以自行查看相关文章：基于TIA搭建西门子PLC仿真环境及通信方案。
2、为了抓取到通信的报文，需要实现PC与PLC之间的通信，这里我采用的方式是通过KepServer V6.4来实现。 4、认识S7协议的网络模型。
2 操作步骤 1、首先将KepServer与PLC之间的通信连接配置好； PS：对于KepServer软件应用可以参考相关文章：基于KepServer V6.4实现与三菱FX3U PLC之间的通信。 2、将Wireshark软件打开，并处于监控报文状态；
3、将KepServer进行连接PLC，此时Wireshark软件中会出现报文的数据，将KepServer连接停止并关闭软件，同时将Wireshark的监控停止，以便进行后续的报文分析；
3 初步分析
结合自身对TCP通信的了解，可以将抓取到的报文类型进行区分：
TCP三次握手过程
S7协议的第一次连接验证
S7协议的第二次连接验证
TCP四次挥手过程
通过分析，我们发现西门子的S7通信并不是简简单单的TCP通信，在TCP执行三次握手之后，还需要发送两次连接验证，在两次连接验证之后，才进行真正的数据交互。
4 抓包分析
（1）第一次握手发送报文
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：0x0016 COTP（第六层：表示层） 该层总共占用18个字节： 长度：0x11 PDU类型（CRConnect Request 连接请求）：0x0E 目标引用：0x0000 源引用：0x0001 参数代码TPDU-Size：0xC0 参数长度：0x01 TPDU大小：0x0A 参数代码SRC-TASP：0xC1 参数长度：0x02 SourceTSAP:0x0201 参数代码DST-TASP：0xC2 参数长度：0x02 DestinationTSAP:0x0201
（2）第一次握手回复报文 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：0x0016 COTP（第六层：表示层） 该层总共占18个字节： 长度：0x11 PDU类型（CCConnect Confirm 连接确认）：0x0D 目标引用：0x0001 源引用：0x0006 扩展格式/流控制：0x00 参数代码TPDU-Size：0xC0 参数长度：0x01 TPDU大小：0x0A 参数代码SRC-TASP：0xC1 参数长度：0x02 SourceTSAP:0x0201 参数代码DST-TASP：0xC2 参数长度：0x02 DestinationTSAP:0x0201
（3）第二次握手发送报文 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：0x0019 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18个字节，并且分两部分： Header： 协议ID（Protocol ID）：0x32 ROSCTR：0x01 预留：0x0000 协议数据单元引用：0x037C 参数长度：0x0008 数据长度：0x0000 Parameter： 功能码：0xF0 预留：0x00 最大AmQ（Calling）:0x0001 最大AmQ（Called）:0x0001 PDU长度：0x03C0
（4）第二次握手返回报文
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：0x0019 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20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：0x037C 参数长度：0x0008 数据长度：0x0000 错误等级：0x00 错误代码：0x00 Parameter： 功能码：0xF0 预留：0x00 最大AmQ（Calling）:0x0001 最大AmQ（Called）:0x0001 PDU长度：0x00F0
（5）读取数据发送报文： 由于只配置了VD0，因此读取DB1.DBX0.0 开始的4个字节 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：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
（6）读取数据返回报文：
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
如果将这里的报文进行整理，结合Socket通信的相关知识，与西门子PLC通信的问题便迎刃而解了。
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发表于 2020-4-9 20:42:56
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