（三）DNP3协议

基础知识

DNP3全称是Distributed Network Protocol 3，分布式网络协议3，这个协议在各种工业系统中都应用很多。它比起s7comm大刀阔斧做的协议栈要简单的多，是完全基于TCP/IP的，只是修改了应用层（但比modbus的应用层要复杂得多），在应用层实现了对传输数据的分片、校验、控制等诸多功能。

DNP借助TCP在以太网上运行，使用的端口是20000端口。

可以看到，在应用层DNP3分为了几个部分来处理，就像是在应用层是又搭建了一个协议栈一般。

首先是数据链路层，这个名字听着有点出戏（OSI第二层的链路层一脸懵逼）……它主要是规定了传输的规则，在官方文档上将这部分的数据单元称为LPDU。

它的组成很简单，主要就是以下几部分：

• start bytes，表明数据开始的起始字节，固定为0x0564
• length，长度
• control，控制字，这是最重要的一个字段，用一个字节来进行标记

第一位，direction，听着很高端，但其实就是表明发送的方向
第二位，primary，表示发送设备是主设备还是从设备
第三位，FCB，翻译过来是“帧的计数位”，但实际上不是用来计数而是用来纠错的。如果是response的话则为保留位
第四位，FCV，这一位说明FCB是否有效，在上图中为0，就表示FCB未开启。如果是response的话则为DFC，数据链路层是否发生缓冲区溢出
后四位，控制方法码，这个码可没有S7comm的功能码那么“变态”，它并不直接指示功能，只是对包进行分类而已，更像是Type，对于主设备来说
0，链路重置
1，进程重置
3，请求发送数据
4，直接发送数据
9，查询当前链路的状态对于从设备来说
0，同意
1，拒绝
11，回应当前链路状态

• Destination，目标地址，16位
• Source，源地址，也是16位
• checksum，校验码，DNP3采用的是CRC算法

到此数据链路层结束，接下来又冒出来个TC（Transport control），看这个名字就知道是要仿照OSI的传输层，不过这个比起上面可要简单很多，实现的功能主要就是标注当前的包是第几个包。

• 第一位是final，标识是否为最后一个包
• 第二位是first，标识是否为最后一个包
• 后六位为seq，表明当前是第几个包

这里可以注意到一个小细节，本来六位标识的话，包的数量为2的6次方，也就是0到63，乍一看好像是一次最多拆分成这么多包，但是因为有first位、final位，只要final位不为1，那就可以一直传啊！事实上也是如此，在真实情况中，传到63后，下一个包会从0再继续。所以这个设计可太巧妙了，乍一看是“浪费”了两位，实际上反倒是彻底解除了位数的限制。

接下来到了DNP3的应用层的应用层，别觉得很怪，人家就是这么起的名字……

可以看到应用层结构还是比较清晰的，

主要有以下几部分组成：

• control 控制字，按位分为以下：

第一位，first，表明是否为第一个
第二位，final，表明是否为最后一个
第三位，confirm，表明是否需要回复，图中即表示不需要回复
第四位，unsolicited，表明是否为主动提出的
后四位，seq，为队列号，这里的设计和上面传输层的类似，同样可以支持大于2的四次方的包的数量

• function code，最最最最重要的字段，指明功能，图中为0x01，即读取数据，0x2就是写数据，这里不再详细说明，在具体的流量分析中我们再来细看
• read request data object，即要读的数据对象，这里用了qualifier用来限制要读取的对象是什么，个人觉得这里说是数据对象倒不如说是对数据对象的限制。这里wireshark的解析同样有点问题，应该是object、qualifier、range各为一个字段，但wireshark把他们都套进去了，我们还是按分开的来分析。object，即对象，它主要有两部分组成：

 Obj，即图中的0x3c，这里是数据的基本类型，比如离散还是模拟var，即图中的0x02，进一步说明数据的类型，比如是模拟的话，那你是32位还是64位

到这就可以完整的说明数据的类型了，接下来就是限定词，给出了一系列的限制。

• 第一位，保留，wireshark同样没有给出解析信息
• 三位，限定码，这个不太好理解，简单点说是表明一个数据对象的索引的字节数
• 后四位，range，也就是指定的范围的意思，。往后就是最后的对象了，这个包中并没有，之后会看到。

到这里我们就把DNP3的细节过了一遍，可以看到，DNP3在自己的应用层又搭建一个简易的协议栈用来传输数据，让他有了自己的数据检测、数据分段功能，虽然有很多巧妙的设计带来了传输的帮助，但是其略显繁琐的设计必定要也会导致性能的下降，同时我们也可以看到，它在安全性方面，实在是没什么保障。