祁志荣 吕世民 郑乾坤

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Modbus协议是工业控制系统最受欢迎的协议之一,但是随着工业控制系统的发展,主站与从站的联系已不能满足与外界封闭的交流方式,因此,Modbus协议逐步与当前主流协议TCP接轨,形成ModbusTCP协议,在保留工业控制系统特点的同时,能够独立于计算机硬件与操作系统,已成功应用到当前的ICS中,提升主站与从站设备的通信效率.然而,协议因为继承TCP协议固有的设计缺陷,使得ModbusTCP协议面临诸多网络攻击的风险,比如中间人攻击,因此,ModbusTCP的安全性成为当前工业控制系统主要提升的领域之一.

针对Modbus协议的研究,业界已有多种研究方案:Fovino等人[1]提出在Modbus协议中加入时间戳和哈希字段,并用私钥加密,该方法能够在一定程度上保证数据的完整性、可认证性和防止重放攻击;詹静等人[2]提出一种基于远程认证的可信Modbus协议,实现了通信双方身份和状态的双向认证,保证数据传输过程的完整性和安全性; 张波等人[3]提出一种椭圆曲线公钥算法,实现身份认证和完整性保护,采用密钥控制通信注册机制与时间戳检测机制组合防止重放攻击;Aamir等人[4]提出设计加密缓冲器,添加特殊字段检测安全发展和传输过程中的敏感信息,增强传输和加密安全性;Luo等人[5]提出Modbus增强协议,该协议能够抵御重放攻击和加密关键数据字段,并且确保通……