工控实验箱之工控安全演示及防护建议

0x00 工业黑客层级定义

由于工业环境中的生产环境、设备应用场景以及面向的对象等的特殊性，致使围绕它的周边设备也具有与传统网络完全不一样的基本形态，所以在研究工业安全的同时，我们不能以传统网络环境中思维去理解它，我们需要站在更高的维度去理解它。工业黑客我们可以分为三个级别，如下：

初级工业黑客：不了解何为工业环境和设备，但具备网络知识，有传统网络安全攻击能力，这种黑客同样会导致严重的后果。

中级工业黑客：对工业设备和工业协议有一定的了解和学习，可以利用工业协议的漏洞发起有针对性的网络攻击。如控制PLC启停、工业勒索等。

高级工业黑客：了解工业协议，了解具体工业环境下的工艺，能针对具体业务实施具有高度隐蔽的攻击手段，如伊朗的震网。

0x01 实验箱
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如上图，实验箱提供三种攻击方式的演示，拒绝服务、指令攻击、数据篡改，三种攻击方式其实对应了三个级别的工业黑客初级、中级、高级，这三层攻击由浅入深依次递进。

拒绝服务，与传统互联网攻击一样，它的本质是由TCP/IP协议自身的缺陷导致的，只要使用到标准的TCP/IP协议就会面临这样的攻击，这种攻击不需要工业背景和知识，传统的黑客即可做到。所以当工业设备需要接入互联网的时候，就需要进一步考虑它的安全防护措施。

0x02 实战演示

前几篇文章我们讲了我们自研的一套工控攻击框架（ISF）的使用，以及怎样给这套攻击框架添加攻击脚本，并以实例的方式演示了ISF破解西门子S7-300密码的过程。针对ISF工控攻击框架还有很多丰富的功能，比如PLC程序注入、PLC代理等，大家可以自行研究（免责声明：该攻击框架（ISF）主要应用于工控安全研究和教学，请不用作非法用途，使用该工具产生的一切后果该公司概不负责！）。

今天我们就将网络攻击模块化，集成进我们的攻击框架ISF中，使用ISF加网络攻击模块的方式对目标设备发起攻击，观察目标设备的变化，最后分析这种攻击所带来的危害，同时，我们要从中学习到，应该采取什么的方式更好地保护工业设备。

在本示例中HMI就是实验箱的显示屏（操作屏），它内置了一些简单的工业模拟环境，如跑马灯、交通信号灯、电厂、储水罐等。当在HMI的相关界面操作“启动”或“停止”操作时，HMI会向PLC发送相关指令，然后PLC根据指令执行程序指令，并将指令返回给HMI用于显示执行。

如果工业环境中的设备（包括但不限于HMI、PLC等设备）遭受到拒绝服务攻击后，使它们之间不能正常通信，那么就会导致不堪设想的后果，如接收不到控制指令，接收到错误的指令，接受到恶意指令等等。在工业环境中任何一个不正确的指令都有可能导致严重的后果，这应该得到大家的重视。下面我们就用一个简单的示例展示一下，拒绝服务攻击对HMI与PLC之间通信的攻击影响。

演示视频：https://pan.baidu.com/s/1J1nBAO4izdKdiij2jst80Q 提取码: bqtu
0x03 攻击原理分析

向上面介绍的那样，拒绝服务攻击有多种形式，带宽占用、服务器资源占满导致不能响应正常的网络请求。为了使实验简单明了，我们可以向目标网络发送大量的垃圾数据，阻塞HMI和PLC之间的正常通信，使“交通信息号灯”失效。

使用的方法和之前一样，我们将写好的脚本集成进ISF框架中（不懂的同学可以翻看前几期的文章，ISF框架添加模块这里不再赘述），通过ISF加载拒绝服务攻击脚本，以达到暂停“交通信息号”的演示效果。

环境介绍：

HMI：人机交互接口，也就是前几篇文章中提到的实验箱中的小屏幕，它用来模拟工业环境中的操作屏，以及工业运行设备（如交通信号灯，储水罐等）。

PLC：逻辑控制器，在PLC中写好程序用来控制HMI中的交通信号灯和储水罐等。

网络攻击就是恶意攻击者向目标PLC和HMI发送大量的恶意数据，使PLC与HMI之间不能正常通信，导致HMI不能接收，或者接收错误的指令，进而造成严重的后果。

0x04 防御方案

网络攻击分为很多种，有网络带宽占用、资源占用、不安全的协议占用等等，面对多种不同的网络攻击行为，我们首先需要一个能够有效发现它的能力，其次才能拒绝恶意流量的攻击。

目前，我司就有一套可以完整的解决方案，通过采集器+厂级平台+大数据平台的方式，收集全流量数据，然后使用大数据+人工智能的方式对目标产生的日志进行关联分析，从而挖掘出异常流量。最终以多种方式进行反馈，如邮件、短信或自动处置等。给工控安全一双可以看得见的眼睛，使工控安全看得见。