CN104780140A - 一种可配置的通信协议识别与解析处理*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可配置的通信协议识别与解析处理***,其特征在于该***通过协议识别器和解析分析器来建立各协议的识别和解析的规范,然后根据提取到的操作码参数去查询、访问数据操作处理器,从数据操作处理器中提取操作信息去执行相应操作,把相应的数据操作状态和结果返回给协议识别器或解析分析器,协议识别器输出协议识别结果,解析分析器对协议识别器已识别的通信数据作解析处理并输出解析结果。该***通过重新配置相应的协议识别器和解析分析器的参数,无需改动协议识别与解析工具本身,从而实现了协议的可扩展性。本***的典型应用是在无线通信中对多种通信协议进行侦听识别和解析处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种可配置的通信协议识别与解析处理***,属于数字通信技术领域。
背景技术
随着科技的进步,电子设备间大多具有数据通信功能,不同类型的设备也各自制定了不同的通信协议标准。比如,在电力抄表及无线抄表***中,电子式电能表、数据采集终端及其他下位机设备都具有通信功能,这些设备一般都有自己的协议体系。无论是采用有线通道,还是无线通道,都需要对通信数据协议进行识别与解析,用以监视接收数据,实现数据的测试发送。然而,目前通用的通信收发测试工具,不能实现通信数据每个字节或数据段含义的解析。而专门针对某一种协议的通信收发测试工具只能对特定的一种协议实现解析。如果一套***包含多个子设备,他们之间又包含多种通信协议,则需要采用多个特定协议的通信收发测试工具分别进行测试,这造成了使用上的麻烦。比如在智能电表组网***开发中,电能表采用DL/T 645串口通信协议,集中器本地通信模块接口采用Q/GDW 376.2串口通信协议,电路板内部数个CPU直接的串口通信又采用自行设计的协议标准。此外,现有通信协议收发测试工具其协议解析的项目和内容无法供用户配置,通信协议在结构和数据上如果发生修改和扩展时,已有通信协议收发测试工具无法继续使用,需要由该工具设计人员重新修改程序,增加了研发周期和成本。比如,中华人民共和国电力行业标准关于多功能电能表通信规约就是一种串口通信协议,而该协议在2007年颁布的《DL/T 645-2007多功能电能表通信规约》标准相比1997年的《DL/T 645-1997多功能电能表通信规约》标准进行了修改,而目前业界没有能够自动识别这两个版本协议并进而实现协议解析的通信收发测试工具。因此,现有通信协议识别和解析工具存在使用麻烦、维护困难、可扩展性差的特点。同时,在无线数据通信中空间中可能存在多种传输协议的数据,但目前已有工具只能对单一协议进行识别,侦听和识别的能力有限,不利于无线数据通信的测试。
发明内容
本发明的目的是提出一种可配置的通信协议识别与解析处理***,解决无线等通信应用中多种数据协议识别的问题。本发明将通过重新配置相应的协议识别器和解析分析器的参数,无需改动协议识别与解析工具本身,使得新改或新添通信协议被识别、解析,从而实现了协议的可扩展性。
一种可配置的通信协议识别与解析处理***,其特征在于该***含有:
通信数据接收接口,该接口接收通信数据,并将通信数据保存在数据缓冲区中。
数据缓冲区,用以保存从输入端接收的通信数据,并将通信数据输出至数据文件管理器。
通信接收数据文件管理器,用以将数据缓冲区中的通信数据保存至数据文件,以及将数据文件中的通信数据存入数据缓冲区。
协议识别器,其输入为数据缓冲区中的通信数据,依据通信数据及协议识别的配置参数,逐条将协议识别的操作信息输入数据操作处理器,获得数据操作处理器的输出判断结果,依据判断结果输出该帧通信数据的协议识别结果。
数据操作处理器,其输入为协议识别器的操作信息和解析分析器的操作信息,依据操作信息对数据缓冲区中的通信数据进行数据操作处理,并将处理结果返回给协议识别器和解析分析器。
解析分析器,其输入为协议识别器的识别结果,依据识别结果以及协议解析的配置参数,选择对应协议的解析处理,逐条将协议解析的操作信息输入数据操作处理器,获得数据操作处理器的输出判断结果,依据判断结果输出通信数据的解析结果。
进一步的,所述的协议识别的配置参数包括可识别的协议数量PN和每组协议特征参数,协议数量PN是协议识别器中所配置的协议特征参数的组数,每组协议特征参数包括协议名称PName、协议识别条件数PCN、每项协议识别条件包含的判断步骤数PCSN、每条协议识别条件判断步骤的操作码PCOP及其操作信息集PCOIS;所述协议识别的操作信息包含协议识别条件及判断步骤信息;一组协议特征参数所包含的协议识别条件判断步骤的操作信息都输入数据操作处理器后,如果各项协议识别条件的输出判断结果均正确,则协议识别器输出的协议识别结果包括该帧通信数据的字节长度PBLen和该帧通信数据所符合的协议名称PName;如果各项协议识别条件的输出判断结果至少存在一个错误,则输出协议识别结果的协议名称PName指示为协议未知。
进一步的,所述的数据操作处理包括读取数据、比较数据、数据校验计算、数据逻辑计算、数据算术计算、操作跳转、输出操作;数据操作处理器通过输出操作向协议识别器和解析分析器输出处理结果,处理结果包括依据操作信息直接执行数据操作处理获得的输出数据和其它数据操作处理获得的输出数据。
进一步的,所述的协议解析的配置参数包括可解析的协议数量PN、待解析协议标识FAP和每组协议特征参数,可解析的协议数量PN是协议识别器和解析分析器中所配置的协议特征参数的组数,待解析协议识别标识FAP是标识协议识别器识别出通信数据所符合协议的标号,每组协议特征参数包括协议帧结构组成项总数PACIN、每个组成项的名称PCIName、每个组成项操作步骤数PASN、每个操作步骤的操作码PAOP及其操作信息集PAOIS;所述协议解析的操作信息包括协议解析条件及判断步骤信息;一组协议特征参数所包含的协议解析组成项所属操作步骤、操作码及其操作信息集都输入数据操作处理器后,依据协议解析组成项的操作信息集PAOIS,解析分析器输出该帧通信数据的解析结果。
附图说明
图1是本发明一种可配置的通信协议识别与解析处理***的结构框图。
图2是本发明实施例中通信协议1的帧结构。
图3是本发明实施例中通信协议2的帧结构。
具体实施方式
本发明实施例的可配置的通信协议识别与解析处理***的结构框图如图1所示。以下依据通信协议1和协议2的帧结构建立配置结构,具体结合帧结构说明如何建立一种可配置的通信协议识别与解析处理***,具体协议1和协议2的帧结构分别如图2、图3所示。
协议识别器维护如下三种数据:
(1)所述能处理协议的总体信息数据,可处理协议数量PN=2;可识别协议名称PName1=协议1、PName2=协议2;识别条件数为PCN1=0x06、PCN2=0x06。
(2)协议1的特征参数信息数据,帧头识别项的相关数据有: PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2Eq、PCOIS1[0]= 0x00、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FH、PCOIS2[0]=FH、PCOIS2[1]= 0x11。
版本识别项的相关数据有:PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= Eq、PCOIS1[0]= 0x01、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FV、PCOIS2[0]= FV、PCOIS2[1]= 0x00、PCOIS2[2]= 0x01。
目标协议识别项的相关数据有:PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2=EQ、PCOIS1[0]= 0x01、PCOIS1[1]=0x01、PCOIS1[2]= FOP、PCOIS2[0]= FOP、PCOIS2[1]= 0x01、PCOIS2[2]= 0x02、PCOIS2[3]= 0x06。
帧长识别项的相关数据有:PCSN=0x01、PCOP1=Read、PCOIS1[0]= 0x01、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FL。
校验识别项的相关数据有: PCSN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Sum、PCOP3=Eq、PCOIS1[0]= 0x01+ FL、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FCS、PCOIS2[0]= 0x00、PCOIS2[1]= 0x03+FL、PCOIS2[2]= FSum、PCOIS3[0]= FCS、PCOIS3[1]= FSum。
帧尾识别项的相关数据有: PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOIS1[0]= 0x02+ FL 、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FE、PCOIS2[0]= FE、PCOIS2[1]= 0x13。
(3)协议2的特征参数信息数据,帧头识别项的相关数据有: PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOIS1[0]= 0x00、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FH、PCOIS2[0]=FH、PCOIS2[1]= 0x68。
帧标识符识别项的相关数据有:PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOIS1[0]= 0x07、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FIDC、PCOIS2[0]= FIDC、PCOIS2[1]= 0x68。
控制码识别项的相关数据有:PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= EQ、PCOIS1[0]= 0x01、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FC、PCOIS1[0]= FC、PCOIS1[1]= 0x08、PCOIS1[2]= 0x13。
数据域长识别项的相关数据有:PCSN=0x01、PCOP1=Read、PCOIS1[0]= 0x01、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FL。
校验识别项的相关数据有: PCSN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Sum、PCOP3=Eq、PCOIS1[0]= 0x01+ FL、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FCS、PCOIS2[0]= 0x0A、PCOIS2[1]= FL、PCOIS2[2]= FSum、PCOIS3[0]= FCS、PCOIS3[1]= FSum。
帧尾识别项的相关数据有: PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOIS1[0]= 0x02+ FL 、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FE、PCOIS2[0]= FE、PCOIS2[1]= 0x16。
解析分析器维护如下三种数据:
(1)所述能解析协议的总体信息数据,可处理协议数量PN=2;协议帧结构组成项总数数为PACIN1=0x08、PACIN2=0x09,待解析协议标识FAP=0。
(2)协议1的特征参数信息数据,协议名组成项的相关数据有: PASN=0x01、PCOP1= Out、PAOIS1 [0]= 协议:、PAOIS1 [1]= PName1。
帧头组成项的相关数据有: PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x00、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FH、PAOIS2 [0]=FH、PAOIS2 [1]= 0x11、PAOIS3 [0]=帧头:、PAOIS3 [1]=FH。
版本组成项的相关数据有: PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FV、PAOIS2 [0]= FV、PAOIS2 [1]= 0x00、PAOIS2 [2]= 0x01、PAOIS3 [0]=版本:、PAOIS3 [1]= FV。
目标协议组成项的相关数据有:PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FOP、PAOIS2 [0]= FOP、PAOIS2 [1]= 0x01、PAOIS2 [2]= 0x02、PAOIS2 [3]= 0x06、PAOIS3 [0]=目标协议:、PAOIS3 [1]= FOP。
帧长组成项的相关数据有: PASN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FL、PAOIS2 [0]= 帧长:、PAOIS2 [1]= FL。
数据组成项的相关数据有: PASN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= FL、PAOIS1 [2]= FDat、PAOIS2 [0]= 数据:、PAOIS2 [1]= FDat。
校验组成项的相关数据有: PASN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FCS、PAOIS2 [0]= 校验:、PAOIS2 [1]= FCS。
帧尾组成项的相关数据有: PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FE、PAOIS2 [0]= FE、PAOIS2 [1]= 0x13、PAOIS3 [0]=帧尾:、PAOIS3 [1]= FE。
(3)协议2的组成项数组数据,协议名组成项的相关数据有: PASN=0x01、PCOP1= Out、PAOIS1 [0]= 协议:、PAOIS1 [1]= PName2。
帧头组成项的相关数据有: PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x00、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FH、PAOIS2 [0]=FH、PAOIS2 [1]= 0x68、PAOIS3 [0]=帧头:、PAOIS3 [1]=FH。
地址组成项的相关数据有: PASN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x06、PAOIS1 [2]= FAddr、PAOIS2 [0]= 地址:、PAOIS2 [1]= FAddr。
帧标识码组成项的相关数据有: PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FIDC、PAOIS2 [0]= FIDC、PAOIS2 [1]= 0x68、PAOIS3 [0]=帧标识符:、PAOIS3 [1]= FIDC。
控制码组成项的相关数据有: PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FC、PAOIS2 [0]= FC、PAOIS2 [1]= 0x08、PAOIS2 [3]= 0x13、PAOIS3 [0]=控制码:、PAOIS3 [1]= FC。
数据域长组成项的相关数据有: PASN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FL、PAOIS2 [0]= 数据域长:、PAOIS2 [1]= FL。
数据组成项的相关数据有: PASN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= FL、PAOIS1 [2]= FDat、PAOIS2 [0]= 数据域:、PAOIS2 [1]= FDat。
校验组成项的相关数据有: PASN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FCS、PAOIS2 [0]= 校验:、PAOIS2 [1]= FCS。
帧尾组成项的相关数据有: PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x01、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FE、PAOIS2 [0]= FE、PAOIS2 [1]= 0x16、PAOIS3 [0]=帧尾:、PAOIS3 [1]= FE。
比如串口接收到的有效数据帧为:68 AA AA AA AA AA AA 68 13 01 00 00 16。下面结合这帧报文说明一下识别与解析的流程:
(1) 首先,将这帧报文交给协议识别器;协议识别器读取协议总体信息:PN=2、PName1=协议1、PName2=协议2、PCN1=0x06、PCN2=0x06;然后读取协议1的特征参数信息数据;读取帧头识别信息:PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOIS1[0]=0x00、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FH、PCOIS2[0]=FH、PCOIS2[1]= 0x11,第一个判断条件的第一步读操作Read读取偏移量为PCOIS1[0]、长度为PCOIS1[1]的数据、存放于PCOIS1[2]中;第一个判断条件的第二步比较操作Eq比较变量PCOIS2[0]中的数据与PCOIS2[1]是否相等;显然,此时PCOIS2[0]=FH=0x68、PCOIS2[1]= 0x11,二者不相等,此时第一个判断条件结果不正确,说明串口有效数据帧不满足协议1的帧头识别项。
(2) 然后,读取协议2的特征参数信息数据;读取帧头识别信息:PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOIS1[0]= 0x00、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FH、PCOIS2[0]=FH、PCOIS2[1]= 0x68,第一个判断条件的第一步读操作Read读取偏移量为PCOIS1[0]、长度为PCOIS1[1]的数据、存放于PCOIS1[2]中,第一个判断条件的第二步比较操作Eq比较变量PCOIS2[0]中的数据与PCOIS2[1]是否相等;显然,此时PCOIS2[0]=FH=0x68、PCOIS2[1]= 0x68,二者相等,此时第一个判断条件结果正确,说明串口有效数据帧帧头与协议2的帧头识别信息一致,然后读取帧标识符识别信息:PCSN=0x02、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOIS1[0]= 0x07、PCOIS1[1]= 0x01、PCOIS1[2]= FIDC、PCOIS2[0]= FIDC、PCOIS2[1]= 0x68,第二个判断条件的第一步读操作Read读取偏移量为PCOIS1[0]、长度为PCOIS1[1]的数据、存放于PCOIS1[2]中,第二个判断条件的第二步比较操作Eq比较变量PCOIS2[0]中的数据与PCOIS2[1]是否相等;显然,此时PCOIS2[0]= FIDC =0x68、PCOIS2[1]= 0x68,二者相等,此时第二个判断条件结果正确,说明串口有效数据帧帧头与协议2的帧标识符识别信息一致,同理,容易得到控制码、数据域长、校验以及帧尾判断条件结果均正确,因此,说明串口有效数据帧满足协议2的所有识别项,此时协议名称PName=PName2=协议2、待解析协议标识FAP=0x02。
(3) 然后,协议识别器将识别结果提交给解析分析器;解析分析器读取协议总体信息: PN=2、PACIN1=0x08、PACIN2=0x09、FAP=0x02、PName=协议2,然后读取协议2的特征参数信息数据;读取协议名组成项信息:PASN=0x01、PCOP1= Out、PAOIS1 [0]= 协议:、PAOIS1 [1]= PName,第一个解析条件的第一步输出操作Out输出PAOIS1 [0]中的信息,紧接着再输出PAOIS1 [1]的信息,第一个解析条件输出结果为协议:协议2;读取帧头组成项信息:PASN=0x03、PCOP1=Read、PCOP2=Eq、PCOP2= Out、PAOIS1 [0]= 0x00、PAOIS1 [1]= 0x01、PAOIS1 [2]= FH、PAOIS2 [0]=FH、PAOIS2 [1]= 0x68、PAOIS3 [0]=帧头:、PAOIS3 [1]=FH,第二个解析条件的第一步读操作Read读取偏移量为PAOIS1[0]、长度为PAOIS1[1]的数据、存放于PAOIS1 [2]中,第二个解析条件的第二步比较操作Eq比较变量PAOIS2 [0]中的数与PAOIS2 [1]是否相等;显然,此时PCOIS2[0]=FH=0x68、PCOIS2[1]= 0x68,二者相等,此时第二个解析条件的第二步解析结果正确,第二个解析条件的第三步输出操作Out输出PAOIS3[0]中的信息,紧接着再输出PAOIS3[1]的信息,第二个解析条件输出结果为帧头:0x68,同理,可以分别读取地址、帧标识符、控制码、数据域长、数据、校验和帧尾解析组成项信息,会获得相应的解析信息。解析操作处理完成后,相应的解析结果显示为:
协议:协议2;
帧头:0x68;
地址:AA AA AA AA AA AA;
帧标识码:0x68;
控制码:0x13;
数据域长:0x00;
数据:0x00;
校验:0x00;
帧尾:0x16。
Claims (4)
1.一种可配置的通信协议识别与解析处理***,其特征在于该***含有:
通信数据接收接口,该接口接收通信数据,并将通信数据保存在数据缓冲区中;
数据缓冲区,用以保存从输入端接收的通信数据,并将通信数据输出至数据文件管理器;
通信接收数据文件管理器,用以将数据缓冲区中的通信数据保存至数据文件,以及将数据文件中的通信数据存入数据缓冲区;
协议识别器,其输入为数据缓冲区中的通信数据,依据通信数据及协议识别的配置参数,逐条将协议识别的操作信息输入数据操作处理器,获得数据操作处理器的输出判断结果,依据判断结果输出该帧通信数据的协议识别结果;
数据操作处理器,其输入为协议识别器的操作信息和解析分析器的操作信息,依据操作信息对数据缓冲区中的通信数据进行数据操作处理,并将处理结果返回给协议识别器和解析分析器;
解析分析器,其输入为协议识别器的识别结果,依据识别结果以及协议解析的配置参数,选择对应协议的解析处理,逐条将协议解析的操作信息输入数据操作处理器,获得数据操作处理器的输出判断结果,依据判断结果输出通信数据的解析结果。
2.根据权利要求1所述的一种可配置的通信协议识别与解析处理***,其特征在于,所述的协议识别的配置参数包括可识别的协议数量PN和每组协议特征参数,协议数量PN是协议识别器中所配置的协议特征参数的组数,每组协议特征参数包括协议名称PName、协议识别条件数PCN、每项协议识别条件包含的判断步骤数PCSN、每条协议识别条件判断步骤的操作码PCOP及其操作信息集PCOIS;所述协议识别的操作信息包含协议识别条件及判断步骤信息;一组协议特征参数所包含的协议识别条件判断步骤的操作信息都输入数据操作处理器后,如果各项协议识别条件的输出判断结果均正确,则协议识别器输出的协议识别结果包括该帧通信数据的字节长度PBLen和该帧通信数据所符合的协议名称PName;如果各项协议识别条件的输出判断结果至少存在一个错误,则输出协议识别结果的协议名称PName指示为协议未知。
3. 根据权利要求1所述的一种可配置的通信协议识别与解析处理***,其特征在于,所述的数据操作处理包括读取数据、比较数据、数据校验计算、数据逻辑计算、数据算术计算、操作跳转、输出操作;数据操作处理器通过输出操作向协议识别器和解析分析器输出处理结果,处理结果包括依据操作信息直接执行数据操作处理获得的输出数据和其它数据操作处理获得的输出数据。
4. 根据权利要求1所述的一种可配置的通信协议识别与解析处理***,其特征在于,所述的协议解析的配置参数包括可解析的协议数量PN、待解析协议标识FAP和每组协议特征参数,可解析的协议数量PN是协议识别器和解析分析器中所配置的协议特征参数的组数,待解析协议识别标识FAP是标识协议识别器识别出通信数据所符合协议的标号,每组协议特征参数包括协议帧结构组成项总数PACIN、每个组成项的名称PCIName、每个组成项操作步骤数PASN、每个操作步骤的操作码PAOP及其操作信息集PAOIS;所述协议解析的操作信息包括协议解析条件及判断步骤信息;一组协议特征参数所包含的协议解析组成项所属操作步骤、操作码及其操作信息集都输入数据操作处理器后,依据协议解析组成项的操作信息集PAOIS,解析分析器输出该帧通信数据的解析结果。
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