MMS傳輸中的OSI模型

1、MMS傳輸?shù)腛SI模型V1.0Date:2020/07/28文檔類筆記類別MMS傳輸中的OSI模型關(guān)鍵詞mms iec61850摘要Iec61850 MMS傳輸中OSI模型技術(shù)筆記?2020平凡的腳步也可以走完偉大的行程、MMS簡(jiǎn)介MMS (Manufacturing Message Specification 中文翻譯為制造報(bào)文規(guī)范，在 介紹MMS之前我們先簡(jiǎn)單科普一下IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850是電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域唯一的全球通用標(biāo)準(zhǔn)，而本文主要介紹的 MMS就是運(yùn)用在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)站控層和間隔層之間，MMS通過(guò)對(duì)實(shí)際設(shè)備進(jìn) 行面向?qū)ο蠼７椒?，?shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不同制造設(shè)備之

2、間的互操作。IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)將其引入電力自動(dòng)化領(lǐng)域，其核心是將ACSI服務(wù)直接映射到MMS標(biāo)準(zhǔn)由于MMS是由ISO技術(shù)委員會(huì)184 (TC184)開發(fā)和維護(hù)的一種涉及用來(lái) 在設(shè)備或程序之間傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和監(jiān)督信息的信息傳遞系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它的定義如下：每個(gè)設(shè)備中必須存在一組標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象(standard objects,可以執(zhí)行如，讀寫事 件信令(event signaling)等操作。VMD是主要對(duì)象，諸如變量，域，日志，文 件等都屬于VMD范圍內(nèi)。在客戶端和服務(wù)器站之間有一組用來(lái)監(jiān)視或控制上述 對(duì)象的一組標(biāo)準(zhǔn)信息。一組用于在傳輸時(shí)將信息映射到位和字節(jié)的編碼規(guī)則。二、MMS協(xié)議棧與組成OSI

3、協(xié)議與TCP協(xié)議棧對(duì)比如圖1所示，MMS OSI的實(shí)現(xiàn)依賴與TCP/IP 的底四層。OSI Reference ModelTCP/IP Conceptual LayersApplicationPresentationApplication技術(shù)筆記SessionTransportMetworkData LinkPhysicalTransportNetworkNetworkInterface圖1 tcp與OSI協(xié)議棧對(duì)應(yīng)關(guān)系?2020平凡的腳步也可以走完偉大的行程MMS Protocol stack圖2 MMS協(xié)議棧MMS協(xié)議棧對(duì)應(yīng)的TCP的應(yīng)用層由圖2可知，由TPKT、COTP、SESSION

4、、presentation association control service mms 組成。TPKT 協(xié)議TPKT是一種“封裝”協(xié)議。它在其自己的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)有效載荷中攜帶OSI數(shù)據(jù)包，然后將結(jié)構(gòu)傳遞給TCP,此后，該數(shù)據(jù)包將作為TCP /IP數(shù)據(jù)包進(jìn) 行處理。將數(shù)據(jù)傳遞給TPKT的OSI程序不知道它們的數(shù)據(jù)將通過(guò) TCP / IP傳輸, 因?yàn)門PKT模擬OSI協(xié)議傳輸服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（TSAP）。TPKT協(xié)議是應(yīng)用程數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，介于 TCP和COTP協(xié)議之間。這是一 個(gè)傳輸服務(wù)協(xié)議，主要用來(lái)在 COTP和TCP之間建立橋梁。EthernetIPTCPTPKTCOTPSESSIONprese

5、ntationassociationmmsversionReservlength1B 1B 2B圖3 TPKT協(xié)議結(jié)構(gòu)其中，TPKT的結(jié)構(gòu)為：0 (Unsigned integer, 1 byte): Version 版本信息。1 (Unsigned integer, 1 byte): Reserved 保留(值為 0 x00)。2-3 (Unsigned integer, 2 bytes): Length TPKT、COTP、SESSION技術(shù)筆記?2020平凡的腳步也可以走完偉大的行程presentatiosn association mms協(xié)議的總長(zhǎng)度， 也就是 TCP 的 payloa

6、d的長(zhǎng)度。示例如圖4所示。 rr.w-iki看什.口*W卬(巾；(耳工3占1 (1勺梨 恒可幻 m 1也的Mm阜Q-Ethernet n. Src: U;db;f2HEllL.eiL:2di IfltEl-ret RrotaEjOfl wslen Ire： UlUBLlM. 1DD 1M.IK.100) i Dar： 111. 1U. LDOLlll liflu IM.211)m Trrantiiqn (Microl Pehej1L Pdf?;&ST Port;徐 心“: 71, Hin; H4二 TPKTp Vnrslcr: 1, Langthi NSMR燈的丫皿uengtli1： TM-

7、IVO J X. 224 cotf Curfinwtien=Orient*d Tranipt Pra&olE ISO B32F-1 OSI Session Prr-tDcaT4 13 BJj j OilPlatDcol中SO 監(jiān)i 6工 MsrwiaTlfin finernl+ I5Q IEC 學(xué)卻6 MPSH 加 的賴a g, pn-I，! ；，”； prijce.t； )f Sh IE , 工小粕刈電二二，一前，中心&3 HA1(l-l5Hbc-A+ A Ja J o I.4 a co J 11 o 12 1 . )A cfNE 詢w8K804.mmxw 即值n DOOQOO&QOUD n

8、-D n-n S以：.二3二七一上。星匕，.t i.F mEMgEMELKJm 兇 BRDa舊DC圖4 TPKT格式TPKT中的length=194,包含了 TPKT的四個(gè)字節(jié)頭部。整個(gè)長(zhǎng)度就是 TC 的payload長(zhǎng)度。COTP 協(xié)議COTP (ISO 8073/X.224 COTP Connection-Oriented Transport Protocol 是 OSI 7層協(xié)議定義的位于TCP之上的協(xié)議。COTP以“Packet為基本單位來(lái)傳輸數(shù) 據(jù)，這樣接收方會(huì)得到與發(fā)送方具有相同邊界的數(shù)據(jù)。COTP協(xié)議分為兩種形態(tài)，分另是 COTP連接包(COTP Connection Packe

9、t 和 COTP 功能包(COTP Fuction Packet)。其中，COTP連接包的頭結(jié)構(gòu)為：1、0(Unsigned integer, 1 byte): Length COTP 后續(xù)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(注意:長(zhǎng)度 不包含length的長(zhǎng)度)，一般為17 byteso1(Unsigned integer, 1 byte): PDU typ,類型有：0 x1: ED Expedited Data,加急數(shù)據(jù)0 x2: EA Expedited Data Acknowledgement 加急數(shù)據(jù)確認(rèn)0 x4: UD,用戶數(shù)據(jù)0 x5: RJ Reject,拒絕技術(shù)筆記？2020平凡的腳步也可以走完偉大

10、的行程0 x6: AK Data Acknowledgement,數(shù)據(jù)確認(rèn)0 x7: ER TPDU Error, TPDU 錯(cuò)誤0 x8: DR Disconnect Request 斷開請(qǐng)求0 xC: DC Disconnect Confirm ,斷開確認(rèn)0 xD: CC Connect Confirm,連接確認(rèn)0 xE: CR Connect Request 連接請(qǐng)求0 xF: DT Data,數(shù)據(jù)傳輸3、23 (Unsigned integer, 2 bytes): Destination reference.4、45 (Unsigned integer, 2 bytes): Sour

11、ce reference.5、6 (1 byte): opt,其中包括 Extended formats、No explicit flow control ,值 都是Boolean類型。6、7? (length-7 bytes, 一般為 11 bytes): Parameter 參數(shù)。一般參數(shù)包含 Parameter code(Unsigned integer, 1 byte) Parameter length(Unsigned integer, 1 byte)、Parameter dataE部分圖5 cotp連接包格式圖6為一個(gè)COTP連接請(qǐng)求包,type為0 x0e。技術(shù)筆記?2020平凡

12、的腳步也可以走完偉大的行程圖6 copt連接請(qǐng)求包示例COTP功能包結(jié)構(gòu)如圖7所示:LengthtypeoptEthernetIPTCPTPKTCOTPSESSIONpresentationassociationmms1B 1B 1B圖7 COTP功能包結(jié)構(gòu)COTPP功能包的頭結(jié)構(gòu)為：1、0 (Unsigned integer, 1 byte): Length COTP 后續(xù)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(注意:長(zhǎng)度 不包含length的長(zhǎng)度)，一般為2 byteso2、1 (Unsigned integer, 1 byte): PDU type 類型有：0 x1: ED Expedited Data,加急數(shù)據(jù)0

13、 x2: EA Expedited Data Acknowledgement 加急數(shù)據(jù)確認(rèn)0 x4: UD,用戶數(shù)據(jù)0 x5: RJ Reject,拒絕0 x6: AK Data Acknowledgement,數(shù)據(jù)確認(rèn)0 x7: ER TPDU Error, TPDU 錯(cuò)誤0 x8: DR Disconnect Request 斷開請(qǐng)求0 xC: DC Disconnect Confirm ,斷開確認(rèn)0 xD: CC Connect Confirm,連接確認(rèn)0 xE: CR Connect Request 連接請(qǐng)求技術(shù)筆記?2020平凡的腳步也可以走完偉大的行程0 xF: DT Data,數(shù)

14、據(jù)傳輸3、2 (1 byte): opt,其中包括 Extended formats、No explicit flow control ,值 都是Boolean類型。8 s cat birs). 8 bycur-Ml (Jfl e izg”秫，。* EChfrnei II.( 5rH 14 由：m 上當(dāng) ii：6J. (is：d f2 ifli . D5T ：TOO M C6：61 Incerrm 酎班川M九 W!LU. 100,10$).191444 1, Ml231)“ TrAf-SHlsElan ccrik-l 可口tnc口1. src pure : &2 5-2t C5-.2t( os

15、r PiirT1D2 102a saq . 217. Auk. ls. 36i rPM, verip I It. Iri : Lt .ifc：4i:M-:Ll S*上5d” .41:31: 3e ITT Dv.c 21:耳. J小13 mFmi fj.mfwiiH-LWi-im.iH.IN-aMuLw iathmhEEH* gOTe Pt- 1i(nls ” i 7 次 IM 仃助，LI4 fl 時(shí) I, Fi ji- TXT., yw-3iyi: 9,區(qū)!中5卜：LAmSH wiw- - W -IW4 CS*J|(M f.Tin( fileopen等參數(shù)，很明顯這部分就是標(biāo)記著全包內(nèi)容的管理

16、。啟動(dòng)應(yīng)答橇“ riVWiam , IMh IaKLIUaWaMK1M ( *! I n 一m U I 利 wU3Wi I I，鬢 WirKHiJiW 14* JW UL IK 3H.MKV f TT. WLV I ML 1 H J!W jM. UKl圖11啟動(dòng)應(yīng)答示例initiate-ResponsePDU的體結(jié)構(gòu)和initiate-RequestPDU相似，重復(fù)之處就不再技術(shù)筆記?2020平凡的腳步也可以走完偉大的行程多說(shuō)了，這里重點(diǎn)看一下這幾個(gè)部分negociatedMaxServoutstandingCalling 議最大月艮務(wù)端呼叫negociatedMaxServoutstandi

17、ngCalling 議最大服務(wù)端被呼叫 negociatedDataStructureNestingLeved 相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嵌套級(jí)別 我們可以發(fā)現(xiàn)，initiate-ResponsePDU的這三條和上面initiate-RequestPDU的 內(nèi)容是相對(duì)應(yīng)的，這是因?yàn)閕nitiate-ResponsePDU的作用就是對(duì) initiate-RequestPDU的內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)答，所以要將傳遞內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)，這也是為什 么連這三條后面參數(shù)也是一致的。再看mmsInitResponseDetail的內(nèi)容，前兩條也是作為對(duì)之前內(nèi)容回答，內(nèi)容 一致就不分析了。直接看最后的serviceSupportedCa

18、lled這一段內(nèi)容里存在很多 參數(shù)，主要作用就是對(duì)之前包中內(nèi)容的回應(yīng)，傳遞一個(gè)回復(fù)服務(wù)端呼叫的內(nèi)容。確認(rèn)請(qǐng)求圖12確認(rèn)請(qǐng)求invokeID ：調(diào)用者ID ,作為數(shù)據(jù)包唯一標(biāo)識(shí)存在。confirmedServiceRequest 確認(rèn)服務(wù)請(qǐng)求，后接服務(wù)內(nèi)容，如本次就是getNameList,像這樣的服務(wù)還有諸如 read write getVariableAccessAttributes getNamedVariableListAttributes、 fileOpen、fileRead、fileClose、fileDirectory 接下來(lái)就是 getNameList 內(nèi)容參數(shù)， 如擴(kuò)展對(duì)象類和

19、擴(kuò)展范圍。確認(rèn)響應(yīng)技術(shù)筆記?2020平凡的腳步也可以走完偉大的行程圖13確認(rèn)響應(yīng)基本內(nèi)容和con巾rmed-Request一樣，只是由confirmed-RequestPDU-confirmed-ResponsePDUconfirmedServiceRequest-confirmedServerResponse 具體的內(nèi)容也由上個(gè)包的提 出變成回答，這兩個(gè)包都是相對(duì)應(yīng)的，一問(wèn)一答的形式存在。四、表示層與會(huì)話層會(huì)話層在mms協(xié)議中為固定的01000100，如圖14所示:21號(hào)針串IEOD 罵-乙川 COTF CEvrme-itl jn-Drl-futr-z Traispari: Prut-ziniisd il 3 27-1 Mi sfrssiian rrtyrDcallif BAZJt 由； PTesantat 1Cin Pr Dun 2 H。工01 小8畫8 MMg紇db r;小卷處：)o sW 443 &巾 flQ flO 06 TOC o 1-5 h z 020加的1eCC040 y；i15m?？?工。/uiuMR 11+MQ*fllME圖14會(huì)話層結(jié)構(gòu)表示層結(jié)構(gòu)如下：技術(shù)筆記?2020平凡的腳步也可以走完偉大的行程10Cfngih