（海军工程大学舰船综合电力技术国防重点实验室 武汉 430033）

1 引言

随着工业互联网的不断发展，以及信息化和工业化的不断融合，传统工业控制系统[1]与互联网的联系越来越紧密。原本只设计在内网通信的工控系统逐渐接入互联网，这在增加工业控制系统的开放性、互连性和提高生产力的同时，也使得传统工控系统将面临着越来越多来自互联网的安全威胁[2]。与常规软件漏洞挖掘相比，使用模糊测试[3～5]来挖掘工控协议漏洞的困难在于工控协议是状态机，并且数据包的正确性具有很强的约束性。如果构造的异常数据包与工控协议格式不一致，工控设备很容易将其丢弃，将没有机会触发漏洞。因此，模糊测试工具应该具有一些基本的智能，而遗传算法（Genetic Algorithm，GA）[6]非常适合此任务，本文提出一种基于遗传算法的Modbus TCP协议模糊测试方法。

2 基于遗传算法的Modbus TCP协议模糊测试用例生成方法

2.1 编码

编码的目的是将问题空间的参数转换成遗传算法可以处理的形式，编码的方法会对交叉等接下来几个步骤产生直接的影响。因此，选择合适的编码方法会有效提高计算效率。常见的编码方式包括：二进制编码和格雷编码等。二进制编码是遗传算法中经常使用的编码方式。它的缺点是不适用于多维、高精度连续函数优化问题，还可能存在较大的汉明距离，也被称为汉明悬崖，因此本文选择格雷编码方式。

2.2 适应度函数

遗传算法在计算搜索最优解时，不依赖外部的信息，只依靠构造的适应度函数。……