Power-One通信电源监控系统通信协议破解[图]

通信电源通常被称为通信系统的心脏，其工作不正常，将造成通信系统故障，甚至导致整个系统瘫痪。因此，为保证整个通信系统的畅通，节约人力成本和能源损耗，通信电源监控系统应运而生。通信电源监控系统对分布的通信电源设备和空调机房进行遥测、遥信和遥控，能实时监视和显示其运行参数，并自动监测和处理系统内各种设备的故障。

鉴于国外发达国家通信电源监控系统的研发工作较早且产品成熟，我国相关研究工作通常是先借鉴国外的经验，然后研发具有自主知识产权的系统。其中，最关键的问题就是通信协议的破解。一般的破解思路是通过不断试探，截获通信信息，分析其规律性，进而推测得到通信协议，然后按此协议发送指令进行验证。这种方法具有一定的盲目性，工作量较大，而且具有一定的局限性。

文中在破解美国Power-One通信电源监控系统时，以数据链路层通信协议的一般格式为指导，结合监控系统生成的各种文件，通过合理的逻辑推理和分析，破解通信规约和通信命令，并利用破解的通信命令直接对电源系统实施监控，实际验证其正确性。这种方法，准确性高、通用性强，而且节省时间和精力。

1 通信协议解析

1．1 解析思路

通信协议(Communication Protoco1)是两个实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。以下对Power-One通信电源监控系统所采用的通信协议进行破解。

PowCom是一个基于Windows的通信软件，用于实现对Power-One的AC／DC电源变换系统的监控。破解时，运行上位机软件PowCom，并利用串口监听工具，截获Power-One通信电源监控系统上位机(PC)与下位机(即电源控制模块PCU)之间的通信信息，即捕获下行(PC→PCU)和上行(PCU→PC)数据帧。对于截获的上下行数据帧，首先根据高级数据链路控制规程HDLC帧结构如图1所示，推理出对通信协议的格式和各种功能命令；然后根据菜单界面和监控系统生成的各种文件，如配置文件(．pcg)、参数文件(．prm)、测试文件(．tst)和告警历史文件等，推理出各种功能命令中数据字段的格式。

1．2 协议破解

基于上述思路，就可以进行具体的解析。

首先，将Power-One通信电源监控系统上位机(PC)通过串口Com1与PCU相连，运行上位机软件PowCom，选择通信(Communication)菜单下的菜单项端口设置(Port Setup)，选择COM1口，波特率9 600 bit·s-1，如图2所示，然后选择该菜单下的菜单项Direct直接通信(Communicat ion)实现与PCU连接如图3所示。注意，通信采用10 bit异步方式：起始位1 bit，数据位8 bit，停止位1bil，无校验，波特率9 600 bit·s-1，必须与PCU设置相同。

依次选择PowCom各个菜单下的各种监控功能，包括通信(Communication)，如图3所示；监控(Supervision)，如图4所示；使用工具(Uti lities)，如图5所示，菜单下的各种监控功能。参照图1的一般格式，分析用SUDT SerialTrace Monitor截获的上下行数据帧，推断通信协议的格式如下：每个数据帧的第一个Byte均为FFH，由此推断为标志字段。最后一个Byte可能是校验和字段，经过计算，它是帧中其他字段的校验和。第2个Byte很显然是帧长字段。第3和第4个Byte在上下行数据帧中数值总是颠倒，初步推断为发送地址字段和接收地址字段，选择对不同整流模块进行监控操作，证明了上述推断，其中，上位机的地址始终为00H，下行接收地址为整流模块的地址。第5个Byte在下行数据帧时为01H，而在上行数据帧时为00H，推断为应答字段，即00H表示无须应答；01H表示必须应答。第6个Byte始终为01H，可能是结构控制字段。第7个Byte对每个监控功能而言都是惟一的，而在每对上下行数据帧中相同，故此推断为功能码或命令字字段。最后，第7个Byte与最后一个Byte之间的部分显然为数据字段，其长度为(帧长-8)。

综合以上的分析推理结果，得到Power-One通信电源上下位机间通信协议的格式，如表1所示。

其中，标志字段表示每一帧的开始，取值恒为FFH。帧长字段为帧中所有字段的字节数，取值范围为08H～FFH。发送地址和接收地址字段分别表示数据发送和接收者的地址，上位机监控系统地址始终为00H，整流模块的地址为01H～FFH。应答字段表示接受者是否需要对接收的数据进行回复：00H表示无须回复；01H表示必须回复。结构控制字段恒为01H。功能码字段为请求或响应数据帧的功能编码，取值范围为00H～FFH。数据字段为请求或应答数据，数据格式取决于具体的监控功能。校验和字段对帧中其他字