数据分析PacketSniffer.docx
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数据分析PacketSniffer
课程教案
课次
29
授课课时
2
授课教师
刘连钢
授课对象
物联网应用技术专业
课题名称
数据分析仪的使用
教学目标
学会使用协议分析软件的使用
重点难点
重点:
、PacketsnifferforCC2430的使用
难点:
协议
教具
多媒体、电脑
教学场地
计算机教室
教学内容
一、导入(时间安排5min)
PacketSniffer是一款专门的协议分析软件,可以对PHY、MAC、NETWORK/SECURITY、APPLICATION、FRAMEWORK和APPLICATIONPROFOCES等各层协议上的信息包进行分析和解码;显示出错的包以及接入的错误;指示触发包;在接收和注册过程中可连续显示包。
可以利用PacketSniffer分析Zigbee建立网络、加入网络、发送数据、接收数据的过程。
需要注意的是,PacketSniffer只能起到侦听的作用,即它只能侦听设备发送的数据。
二、新课(时间安排65min)
预备知识
1.软件介绍
PacketSniffer侦听到的数据包将被保存在硬件的缓存中,所能保存的数据包总数与数据包的大小和硬盘空间有关。
在操作过程中,数据包暂时存放在RAM中,以减少数据包信息在GUI上显现的时间(值得注意的是:
PC的处理速度应足够快,因为使用PacketSniffer软件进行网络侦听时,其接收到的数据包每秒钟最多可达1000个)。
当用户第一次打开PacketSniffer软件后的显示界面如图1所示。
其中用户接口可以分为顶部和底部两部分:
(1)顶部:
Packetlist(数据包列表)区域,用于显示所分析的数据包的各个字段。
(2)底部:
6个可选区域。
①Setup:
选择所使用的开发板,数据包缓存的大小(默认是20MB)和信道号。
②Selectfields:
Packetlist区域所显示的字段。
③Packetdetails:
显示数据包的原始信息。
④Addressbook:
包含了当前环境下所有已知节点的地址信息。
⑤Displayfilter:
用户可根据自己的需求设定过滤选项,以便在Packetlist区域显示所需要的各种信息。
⑥Timeline:
显示大量的数据包序列(大约是Packetlist区域的20倍),按照数据包的源地址或目的地址进行排序。
图1第一次启动PacketSniffer时的显示界面
PacketSniffer的菜单和工具条如下表2所列。
表2PaketSniffer的菜单和工具条
2.使用PaketSniffer分析温度传感器实验
首先,将CC2430模块插入SmartRF07DB开发板,用USB线将SmartRF07DB开发板接入PC,并打开开发板上的电源开关。
打开PacketSniffer软件,单击开始按钮,这时可以看到SmartRF07DB开发板上的红色指示灯(LED2)点亮,这是因为PacketSniffer会自动将侦听所使用的程序下载到CC2430模块中,并且在PacketSniffer的Setup栏中显示已经连接的设备信息,如图3所示;用户还可以在Setup栏中设定数据包缓存区的大小(设定完毕后,需要单击SelectPacketSniffer按钮)、选择信道号(0x0B~0x1A,2405~2480MHz)和时钟倍数(ClockMultiplier)。
注意:
所有的设定工作必须在PacketSniffer运行之前设定。
PacketSniffer中自带的各种功能对Zigbee网络中的数据进行分析。
(1)Selectedfields
使用Selectedfields可以选择在数据包列表汇中显示的字段,这对于分辨率较低的显示器(小于1024x768)非常有用,不同字段的显示颜色不同,如图所示。
用户可以选择时间戳的显示单位是毫秒还是微秒,负载数据以十六进制显示还是文本格式显示;当使用文本格式时,不可打印的字符以“*”显示。
用户还可以选择显示接收数据帧的LQI,链路状态指示)还是RSSI(receivedsignalstrengthindicator,接收信号强度,单位dbm)。
(2)Packetdetails
双击数据包列表中的某一个数据包,在Packetdetails栏中观察数据包的详细信息,如下图所示。
(3)Addressbook
Addressbook栏包含了检测到的所有节。
选择“Auto—register”(默认选项),PacketSniffer将自动添加所有检测到的节点的地址信息,如图所示。
(4)Displayfilter
Displayfilter栏允许使用“FieldName”中规定的字段过滤packetlist中的显示。
选择“FieldName”中的一个字段,对应的Template(模板)中会显示具体字段的名称,如果还包含子字段,则唯一后面的括号中。
用户可以通过“First”、“And”等按钮将过滤选项添加至“FilterCondition”中,这样packetlist中只显示用户关心的信息,如图所示。
(5)Timeline
Timeline栏显示了所有接受到的数据包,水平方向按照接收数据包的时间顺序排列,垂直方向按照源地址或目的地址的顺序排列,如图所示。
3.PacketSniffer分析环境
1、安装PacketSniffer软件
在文件夹中找到相应的安装文件,安装即可。
2、下载固件程序
当PC机安装了PacketSniffer软件之后,则在PC机目录C:
\ProgramFiles\TexasInstruments\PacketSniffer\General\Firmware下有sniffer_fw_cc2531的HEX文件。
打开SmartRFFlashProgrammer软件,将OURS的CC-debugger仿真器与OURS-Dongle相连接。
通过仿真器下载文件到OURS-Dongle。
下载成功,则D2将点亮。
3、将下载好固件程序的OURS-Dongle接入到装有PacketSniffer软件的PC机上。
4、打开PacketSniffer软件,如下图所示,选择,点击Start进入下图界面。
如果在上图界面中的Setup->SelectConnectdevice中出现了CC2531USBDongle,则PackerSniffer分析环境建立成功。
此时,点击PacketSniffer软件的
开始接收数据包。
4.PackerSniffer收到的数据包
PackerSniffer收到数据包的前半部分
PackerSniffer收到数据包中间部分
PackerSniffer收到数据包后半部分
5.ZigBee2007/PRO数据包分析简单说明(以上图中第一个数据包为列)1.MAC层
为PackerSniffer收到数据包序号、时间和长度。
为ZigBee2007/PROMAC层数据包装。
为MAC帧头
为MAC层帧控制域:
Type—帧类型。
Sec—加密控制子域:
为0时,表示当前帧不需要MAC子层加密;为1时,表示当前帧用存储在MACPIB中的密钥加密。
Pnd—后续帧控制位:
为1时,表明传输当前帧的器件有后续的数据要发送;为0时,表明传输当前帧的器件没有后续的数据。
Ack.req—应答请求位:
为1时,接受器在确认收到的帧数据有效后,应当发送出应答帧;为0时,接受器不需要发出应答帧。
PAN_compr—同一PAN指示:
为1时,表明当前帧是在同一PAN范围内,只需要目的地址和源地址,而不需要PAN标识符;为0时,表明当前帧是不在同一PAN范围内,不仅需要目的地址和源地址,还需要源PAN标识符与目标标识符。
数据包序列号。
为MAC层地址域:
Dest.PAN—目标PAN标识符。
Dest.Address—目的地址。
Source.Address—源地址。
为MAC帧负载(净荷—可变)。
2.NWK层
为ZigBee2007/PRONWK层数据包装。
为NWK帧头
为NWK层帧控制域:
Type—帧类型子域,有数据、网络层命令和保留位。
Version—协议版本号。
DR—发现路由子域。
MF—广(多)播标志子域。
如果是单播或者广播帧,值为0;如果为多播帧,值为1.
Sec—安全子域,该帧是否有网络层安全操作能力,如果该帧的安全是由另一层来完成或者完成被禁止,则该值为0。
SR—源路由子域,值为1时,源路由子帧才在网络报头中存在。
如果源路由子帧不存在,则源路由子域值为0。
DIEEE—IEEE目的地址子域,值为1时,网络帧报头包含整个IEEE目的地址。
SIEEE—IEEE源地址子域,值为1时,网络帧报头包含整个IEEE源地址。
为目的地址域、源地址域、广播半径域和广播序号域。
NWK层有效载荷域。
3.APS层
为ZigBee2007/PROAPS层数据包装。
为APS层帧控制域:
APS层帧地址域:
从左到右依次为:
目的节点ID,簇ID,配置文件ID,源节点ID和安全帧计数。
APS层有效载荷。
4.包尾
链路质量和帧校验。
详细信息请参考ZigBee无线网络通信标准。
三、课堂小结(时间安排5min)
知识小结
PacketsnifferforCC2430IEEE802.15.4是一款TI的协议分析软件,通过一个符合802.15.4标准的仿真器,连接到一个全功能5.4FFD器件上,可以抓取802.15.4协议数据并且进行分析。
四、课后任务(时间安排5min)
通讯数据帧抓取。
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