摘要：工控协议安全是保障ICS稳定运行的关键,大量工控协议在设计阶段忽视了对安全性的考量,导致目前大部分主流工控协议普遍存在脆弱性问题。结合ICS架构和工控协议的发展特征,深入解析目前工控协议普遍面临的脆弱性问题和攻击威胁。同时,针对工控协议的潜在漏洞,深入分析基于静态符号执行、代码审计和模糊测试等工控协议漏洞挖掘技术,并从工控协议的规范设计、通信机制以及第三方中间件3个方面全面剖析协议设计的安全防护技术。另外,从沙箱研制、安全防护及漏洞挖掘等方面,对工控协议安全的未来发展趋势进行展望。

摘要：作为工业控制系统信息交互的重要基础,工控协议在设计和实现上的规范与完备直接关系到整个工业控制系统的安全运行。针对未知工业控制协议逆向,基于流量样本的协议逆向方法因其无需分析系统固件等优点而受到越来越多的关注。但是该类方法也存在过于依赖样本多样性等缺点,特别是样本多样性不足容易导致字段划分错误、状态识别错误、分析只得到协议规范子集等问题。为此提出一种基于主动交互式学习的工控协议逆向分析方法,在流量样本逆向结果的基础上,依据初始逆向结果构建数据包集合,与真实设备进行交互学习,探测未知协议字段与状态机。与工控模拟软件的交互学习仿真实验结果显示,该方法能有效地验证字段语义、扩充字段取值、扩充异常样本类型,并解决因样本多样性不足而导致的伪长静态字段问题,同时还能有效探测新的状态和状态变迁,极大提高了未知协议逆向的准确性。

摘要：针对现有工控协议模糊测试框架生成的测试用例存在覆盖度低和效率低的问题,提出了一种基于特征矩阵的测试用例生成方法.首先通过解析协议规约提取协议特征和约束规则,利用各协议特征的属性值进行笛卡尔积进而构造协议特征矩阵,然后设计针对性的结构变异策略作用于特征矩阵,同时不断采用约束规则降低用例冗余进而得到高质量的组合测试用例集.最后提出基于特征矩阵的测试用例生成算法,并将本方案与Peach框架进行对比实验,其结果表明该方法能够有效地提高测试用例覆盖度和测试执行效率,并具有漏洞检测能力.

摘要：针对传统Fuzzing测试应用于工控系统存在测试覆盖率和有效性低、异常监测手段受限等不足,提出了一种基于状态的工控协议Fuzzing测试方法。该方法采用XML脚本对协议状态机进行描述,设计了基于协议状态机的测试序列生成算法PSTSGM,对被测对象进行状态引导以求达到更高的命中率和覆盖率。提出了基于心跳的异常监测与定位方法 HFDLM,采用心跳探测和循环定位的方式,对被测嵌入式设备进行异常行为监测和异常用例定位。设计并实现了基于中间人代理的模糊测试原型系统SCADA-Fuzz,对电力SCADA系统进行了测试。实验结果表明,利用状态引导的测试能够有效发现安全漏洞。

摘要：模糊测试(Fuzzing)可以有效发现协议漏洞。然而不同于网络协议,工控协议模糊测试具有协议种类众多、私有协议解析难等特点。对此,文章转换问题解决思路,从工控工程师的角度入手,解析了Sulley的模糊测试架构和流程,设计了基于Sulley改进的工控协议模糊测试架构,采用基于块的可视化拖拽式界面进行私有协议的数据构造,公有协议采用套件的形式进行导入,添加输入优化模块以适应于工控系统,该框架有助于解决工控协议模糊测试中易用性差、测试负载大、测试效率低的问题。

摘要：针对工业控制系统中Modbus/TCP协议漏洞频出的问题,提出了基于卷积神经网络的Modbus/TCP异常报文检测方法,通过分析归纳Modbus/TCP的异常报文类型,在异常报文类型基础上进行卷积神经网络的卷积核设计,通过对神经网络输入维数、卷积层数和卷积权重的仿真训练,设计了基于卷积神经网络的Modbus/TCP异常报文检测模型,并利用Netfilter的HOOK技术将检测模型嵌入到工业防火墙中,实现对Modbus/TCP异常报文检测.

摘要：本文基于Modbus TCP协议的安全隐患,如协议缺乏认证,协议报文明文传输,协议不具备防抵赖、防重放的能力,协议的功能码滥用等问题,提出基于国密算法与国密数字证书技术实现协议的双向安全认证与协议报文的机密性。采用基于数字证书的数字签名技术保证数据的完整性和可认证性, 使用国密SM4算法保证数据的机密性。实验验证和分析结果表明,基于安全的Modbus TCP协议可以全面弥补Modbus TCP协议的设计缺陷,也可以满足实际的工程应用需求。

摘要：为了保证输气管道站场SCADA系统网络的本质安全及可靠运行,落实《中华人民共和国网络安全法》等法律法规要求,在输气管道SCADA控制系统建设过程中,设计并实施了网络安全防护方案,从边界隔离、站场网络审计、防火墙阻断、网闸控制、态势感知平台综合分析等方面进行安全管控。利用相关设备的网络流量审计、隔离、分析功能,结合失陷分析、威胁情报分析、异常行为分析、未知威胁分析、网络异常分析、域名异常分析、攻击威胁特征分析、隐蔽通道分析以及丰富的整体安全分析报告功能,可有效检测外部攻击、外连威胁、内部非法连接、网络会话模式异常等安全威胁,是对传统安全防御系统的完善与提升。该策略为从站场到控制中心一体化的网络安全监控方案,系统采用独立网络传输,满足了不同系统之间数据通信的防护和监测要求,实现了跨国控制系统之间的访问控制,同时满足国家等保测评、网络安全法及行业安全规范的管理规定。(图3,参30)

摘要：工业物联网是工业领域的物联网技术,是新一代信息技术的重要组成部分。在工业物联网体系架构中,感知层网络和工业互联网之间需要一个网关设备,实现工业互联网与传感层网络的互联互通。工业物联网网关旨在解决当前感知层网络设备的横向不关联,无法联动控制和统一管理的问题。网关以工业互联网为载体进行信息交换,把分散在各种工业现场的感知网络设备信息进行采集、存储、分析、管理。本文研究了一种工业物联网网关设计及实现方案。该方案设计基于ARM9平台,采用Linux操作系统,集成多种通用工控通讯协议、物联网通讯协议及互联网通讯协议,实现物联网感知层与工业互联网应用层之间的无缝对接。