郭政伟，向上，陈武，张林鹏，王勇（上海电力学院计算机科学与技术学院，上海 201000）

基于Modbus协议认证漏洞的数据包伪造方法研究

郭政伟，向上，陈武，张林鹏，王勇（上海电力学院计算机科学与技术学院，上海 201000）

Modbus 协议在工业控制系统领域应用十分广泛，但是该协议存在认证漏洞，严重威胁着工业控制系统的安全性。本文提出了基于Modbus协议认证漏洞的Modbus /TCP协议数据包的伪造方法。在Modbus协议服务端模拟器Modbus Poll和客户端模拟器Modbus Slave搭建了Modbus/TCP的实验环境，利用伪造数据包的方法，实现对任意指定IP地址进行攻击，并且给出了该攻击方法的防御措施。实验结果表明，伪造Modbus/TCP协议数据包的方法严重威胁到当前工业控制系统安全。

Modbus/TCP协议；工业控制网络安全；协议分析；攻击过程

1 引言

2015年12月乌克兰电力部门遭到BlackEnergy的攻击，并引起了乌克兰大规模的停电事故。由于PROFINET在工业控制系统的领域广泛应用，数据包在以太网介质中传输[4]，再加上Modbus/ TCP协议原理以及其本身的脆弱性，给工业控制系统带来很大的隐患。

Modbus是一种串行通信协议标准（规约），是Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）于1979年，为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发布的。按照OSI模型分，Modbus是应用层报文传输协议，它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供服务器/客户机通信(主机/从机)。

现阶段研究大部分集中在防御策略的研究，例如：在该领域，主要开展了Modbus/TCP原理及安全性系统的阐述[1]，利用攻击图的方法定性、定量分析了Modbus协议的脆弱性[2]，设计了Modbus TCP/IP协议防火墙[3]等。……