模仿儀器商附的IP finder

 

使用到的工具：

1. Wireshark
2. MATLAB

前言：

最近拿到一台轉檯，預計要用在通道量測的系統中，必須能控制其轉向，而且要能夠知道轉檯當前角度。

仔細研究一下這轉檯的說明書，發現除了RS-485/232外，還可以用網際網路來通訊，之後一個系統會有兩個轉檯，為了讓電腦少連接一點線甚至只需要一條網路線，用網路介面來溝通當然是首選。

廠商有附一個軟體，可以尋找轉檯在區網內的IP，但我發現這個軟體使用上非常碰運氣，怎麼說呢？我執行這找IP的程式10次，可能只有1次找的到IP，重點是每次轉檯重機開IP就會跑掉，這樣對開發人員來說很麻煩。

可能看到這裡，就會有專業的人說可以指定一個IP給儀器，這樣不用每次重新開機都要搜尋。這樣說是沒有錯的，但是指定IP並非人人都會，也不是很方便交接，若能自己寫一個能順利找IP的程式，將此功能鑲嵌在未來控制轉檯的程式裡，這樣不是省去更多麻煩嗎？

要控制一個儀器，若要開一個軟體找他IP，然後再記下IP輸入進另外一個程式裡，我自己操作都覺得很麻煩了，將找IP與控制的程式整合在一起，只需要點點滑鼠，輸入轉檯座標就能控制，大家都開心。

以下正文：

首先個人對這問題的想法：

這的確是個問題，通常儀器商不會給原始碼，加上可以想像程式整合後，使用流程上會有多方便，此問題便成立。首先想想這問題該如何切入？

(開始自言自語)當然是寫一個跟附帶的軟體一樣的功能阿！但我沒原始程式碼怎麼辦呢？網路上也找不到其他人有說廠商的尋找IP程式怎麼寫。啊！這軟體是用來找IP的，那肯定跟網路有關，要能在網路上溝通，必定要發封包，對！關鍵應該就是封包！只是不知道封包的內容是甚麼。印象中我好像有學過用Wireshark截取封包來看，趕緊去載！

載好了就來看看這個軟體到底發甚麼封包才能找到儀器，先開wireshark預備好，再執行尋找轉檯的程式。

登愣～抓到！答案呼之欲出，看起來很神秘的程式，說穿了不值一文錢。

原來是直接利用UDP廣播(255.255.255.255)的方式，來找出儀器的IP是多少。第一個廣播封包是由我的電腦(192.168.0.101)發出，訊息長度是10Bytes，這訊息內容就如同「嗨，我想要找的轉檯們，你們在哪呀？我的通關密語是 "xxxx"(封包內文)」；當轉檯判斷廣播封包的通關密語正確，第二個廣播封包便由轉檯(192.168.0.100)這端發出，訊息長度是17Bytes，想當然就是回應「你好，我在這！我的通關密語是 "yyyy"(封包內文)」。這時，當軟體判斷接收到包含通關密語"yyyy"的封包之時，其封包的Source IP即為儀器的IP！

嘿嘿，短短兩個封包，說明了一切！

現在知道了這程式是如何運作的，基本上也不需要他的原始碼，只要做出一樣的功能即可。也就是說，若能寫出一個程式，發送廣播封包，讓儀器有反應，並同時會回應一個廣播封包，再去抓此封包的Source IP就可以解決這個看似困難的問題。

那現在就來看看他們之間的通關密語是甚麼吧～
先是電腦端的部分

再來是儀器端的部分

這下可更清楚了，電腦端先說「'DCUD_PING\0'」，儀器端再回覆「'DCUD_PONG\0KERNEL\0'」。雖然個人覺得儀器端的回覆訊息應該有打錯字，PONG應該為PING，但是不管這麼多了，說不定儀器商有發現，只是礙於已經賣出產品，目的能溝通正常運行達到就好，沒想到會被別人在這種情況下看到錯字XD。

到目前為止，分析的步驟已經結束，完全清楚主機和儀器們在聊什麼，可藉此抓封包來源IP得知儀器所在位置。

現在就要開始實做，因為之後控制的軟體都是以MATLAB為主，因此個人採用MATLAB來傳送與接收封包，目前知道此封包是廣播、連接埠是4930、採用UDP、包含通關密語「'DCUD_PING\0'」。

MATLB是一個很強大的Coding軟體，工程上的需求應該都有內建function能用。找到他關於封包發送接收的物件有tcpip, udp……等等，但在此只會用到udp物件。

先看看在MATLAB裡面 help udp 的介紹：

OBJ = udp('RHOST', RPORT) constructs an udp object associated with remote host, RHOST, and remote port value, RPORT.

非常簡單！只要給目的地端IP(RHOST = 255.255.255.255)和目的端的連接埠(RPORT = 4930)，就能建立一個udp物件。

>> u = udp('255.255.255.255', 4930); %創建一個udp物件叫u。

>> u.Status

ans =

    'closed'

u.Status是這個udp物件現在的狀態，closed為還沒連上線，open才為連上，物件建好之後要讓其狀態為open才能通訊喔！

>> fopen(u); %用來打開通訊協定物件的連線狀態

>> u.Status

ans =

    'open'

這樣代表連線是可以的，來吧，接下來就是傳一個包含通關密語的封包出去看看。

傳送是用fwrite、fprintf與query

1. fwrite(udp, A)：將資料A用連線好的udp物件發送出去。
2. fprintf(udp, A)：與fwrite功能一樣，但不同的是會「自動」在A最後加上一個換行(LF)碼，再傳送出去。
3. query(udp, A)：包含fprintf的功能，除此之外，還會抓一個在緩存區的封包進來，若一定時間內都沒有封包能抓，query會回覆逾時的結果。

為了跟廠商軟體一樣，因此選擇不會有添加物的fwrite來實現發送封包。

>> A = ['DCUD_PING' char(0)]; %通關密語'DCUD_PING\0'

>> fwrite(u, A);

發送封包後，Wireshark竟然還是空的，難道哪裡做錯或想錯了嗎？目標IP為255.255.255.255沒錯呀，摁？這個IP是廣播IP，所以每個區網都有，但我目前沒有設定要廣播在哪個區網，會不會廣播錯網域了呢？來看看其他網域的封包。

我猜得果然沒錯，儀器是在192.168.0.0/24網域內，而這個廣播封包被送去169.254.0.0/16，儀器當然不會回應。若我想廣播在192.168.0.0/24，那我必定要以192.168.0.100的身分去做廣播，否則會像上面的情況廣播去別地方。那就看看如何設定udp物件吧！在MATLAB有一個很好用的函式叫做get(obj)，他能列出物件obj的所有屬性。

>> get(u)

    ByteOrder = bigEndian

    ...

    ...

    ...

    LocalHost = 

    LocalPort = 62910

    ...

    ...

    ...

又抓到了~在此就可以設定自己的IP(LocalHost )與連接埠(LocalPort)。由於儀器廣播的連接埠是4930，因此LocalPort需要設定為4930，否則就算儀器廣播封包送出，連接埠沒對上也接收不到。再驗證一遍自己的想法。

>> u = udp('255.255.255.255', 4930, 'LocalHost', '192.168.0.101', 'LocalPort', 4930);

>> fopen(u);

>> A = ['DCUD_PING' char(0)];

>> fwrite(u, A);

有沒有！看起來跟廠商附的軟體發的封包一模一樣(其實就是模仿到一樣)。

到了現在這步，已經可以坐收儀器發出來的封包了，在MATLAB裡用fgetl、fgets、fscanf與fread來收封包，這些指令都能回傳封包的來源IP，所以都可以使用，我選擇使用fscanf。

>> [A,count,MSG,DatagramAddress] = fscanf(u);%抓封包

>> DatagramAddress

DatagramAddress =

    '192.168.0.100'

喔耶，拿到儀器的IP了，終於解決這個問題。