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[15446] 2020-06-02_ModbusPLC攻击分析：Python和Mbtget读写PLC

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2020-06-02_ModbusPLC攻击分析：Python和Mbtget读写PLC M o d b u s   P L C 攻 击 分 析 ： P y t h o n 和 M b t g e t 读 写 P L C 黄 一 1 1 3 5 3 0   F r e e B u f   2 0 2 0 - 0 6 - 0 2 前 言 ： 前 言 ： 如 今 工 业 控 制 系 统 设 计 的 领 域 包 括 交 通 运 输 、 能 源 行 业 、 装 备 制 造 、 机 械 制 造 等 多 个 国 家 关 键 基 础 领 域 。 工 业 如 今 工 业 控 制 系 统 设 计 的 领 域 包 括 交 通 运 输 、 能 源 行 业 、 装 备 制 造 、 机 械 制 造 等 多 个 国 家 关 键 基 础 领 域 。 工 业 控 制 系 统 的 信 息 安 全 问 题 关 系 到 国 家 安 全 和 社 会 稳 定 。 控 制 系 统 的 信 息 安 全 问 题 关 系 到 国 家 安 全 和 社 会 稳 定 。 M o d b u s   协 议 是 一 种 典 型 的 工 业 控 制 系 统 通 信 协 议 ， 是 协 议 是 一 种 典 型 的 工 业 控 制 系 统 通 信 协 议 ， 是 目 前 应 用 最 为 广 泛 的 工 业 控 制 协 议 之 一 。 由 于 其 设 计 简 单 、 容 易 开 发 的 特 性 ， 使 得 目 前 应 用 最 为 广 泛 的 工 业 控 制 协 议 之 一 。 由 于 其 设 计 简 单 、 容 易 开 发 的 特 性 ， 使 得 M o d b u s   T C P   协 议 极 易 被 恶 协 议 极 易 被 恶 意 攻 击 者 利 用 ， 从 而 对 工 业 控 制 系 统 造 成 破 坏 和 损 失 。 意 攻 击 者 利 用 ， 从 而 对 工 业 控 制 系 统 造 成 破 坏 和 损 失 。 通 过 前 两 篇 模 拟 器 和 S m o d 框 架 的 讲 解 ， ， 相 信 大 家 对 M o d b u s 有 了 大 概 的 认 识 ， 本 文 主 要 是 通 过 P y t h o n 代 码 和 M b t g e t 工 具 多 种 姿 势 读 写 M o d b u s   P L C ， 让 大 家 对 M d o b u s 有 更 深 入 的 理 解 。 一 、 一 、 M o d b u s _ t k 库 介 绍 ： 库 介 绍 ： M o d b u s _ t k 是 使 用 p y t h o n 语 言 实 现 的 M o d b u s 协 议 栈 ， 该 函 数 库 即 支 持 主 机 也 支 持 从 机 ， 既 支 持 R T U 也 支 持 T C P 。 下 载 安 装 p i p   i n s t a l l   m o d b u s _ t k ， 下 图 是 m o d b u s _ t k 库 包 含 的 内 容 ： R T U 通 信 读 写 寄 存 器 通 信 读 写 寄 存 器 因 为 代 码 这 块 主 要 讲 R T U 通 信 和 T C P 通 信 读 写 寄 存 器 ， 那 什 么 是 R T U 呢 ？ M o d b u s 是 一 种 应 用 层 协 议 ， 它 定 义 了 与 基 础 网 络 无 关 的 数 据 单 元 （ A D U ） ， 可 以 在 以 太 网 （ T C P / I P ） 或 串 行 链 路 上 进 行 通 信 。 在 串 行 链 路 上 ， M o d b u s 协 议 有 两 种 传 输 模 式 — — A S C I I 模 式 和 R T U 模 式 。 其 中 ， A S C I I （ A m e r i c a n S t a n d a r d   C o d e   f o r   I n f o r m a t i o n   I n t e r c h a n g e ） 为 美 国 国 家 信 息 交 换 标 准 编 码 ， R T U （   R e m o t e   T e r m i n a l   U n i t ） 为 远 程 终 端 设 备 。 所 以 R T U 通 信 就 是 通 过 模 拟 远 程 终 端 设 备 读 写 寄 存 器 。 R T U 通 信 我 们 需 要 的 辅 助 工 具 是 V S P D （ V i r t u a l   S e r i a l   P o r t   D r i v e r   9 . 0   b y   E l t i m a   S o f t w a r e ） 虚 拟 串 口 工 具 ， 如 下 图 所 示 ， 帮 助 我 们 添 加 模 拟 的 端 口 是 C O M 1 / C O M 2 ：
添 加 端 口 之 后 ， 打 开 我 们 计 算 机 的 设 备 管 理 就 增 加 了 如 下 端 口 示 意 图 ： 配 置 好 串 口 之 后 ， 接 着 来 配 置 我 们 的 模 拟 器 M o d b u s   S l a v e （ P L C ） ， 为 什 么 要 用 模 拟 器 呢 ？ 因 为 大 部 分 真 实 的 M d o b u s P L C 都 是 通 过 M o d b u s   T C P 协 议 通 讯 的 ， 所 以 R T U 的 通 信 读 写 我 们 通 过 模 拟 器 来 实 现 。 1 、 选 择 连 接 方 式 为 S e r i a l   P o r t （ 串 口 ） 2 、 串 口 设 置 为 上 图 的 C O M 1 - > C O M 2 3 、 通 信 方 式 选 择 R T U 4 、 波 特 率 9 6 0 0 、 数 据 位 8 位 、 无 校 验 位 、 1 位 停 止 位 默 认 不 变 5 、 模 拟 器 的 寄 存 器 上 设 置 好 供 m o d b u s _ t k 读 取 的 值
接 下 来 就 是 通 过 P y t h o n 的 m o d b u s _ t k 库 来 读 取 寄 存 器 的 值 ： 1 、 导 入 m o d b u s _ r t u 和 c s t 来 选 择 读 取 线 圈 和 寄 存 器 2 、 设 置 好 串 口 读 取 的 参 数 （ 端 口 、 波 特 率 、 校 验 位 和 停 止 位 ） 3 、 设 置 读 取 寄 存 器 值 （ 1 为 设 备 I D ， 0 为 开 始 读 取 的 地 址 ， 9 为 读 取 的 位 数 ） 4 、 显 示 之 前 在 保 持 寄 存 器 里 设 置 的 值 ， 读 取 成 功 T C P 通 信 读 写 通 信 读 写 P L C 讲 完 了 R T U 通 信 ， 那 现 在 讲 一 下 M o d b u s T C P 通 信 。 在 实 际 的 工 业 系 统 应 用 中 ， M o d b u s   T C P 的 使 用 也 更 加 普 遍 。 虽 然 T C P 中 没 有 了 C R C 校 验 ， 但 是 数 据 包 中 已 经 进 行 了 校 验 ， 再 加 上 工 业 P L C 网 络 大 部 分 不 对 外 开 放 ， 所 以 M o d b u s   T C P 通 信 也 是 相 对 比 较 安 全 的 ， 但 是 如 果 攻 击 者 进 入 了 工 业 系 统 内 网 中 ， 那 后 果 不 堪 设 想 。 M o d b u s T C P 通 信 使 用 T C P 5 0 2 端 口 和 正 常 的 从 机 I P 地 址 来 进 行 联 系 。
下 图 是 m o d b u s _ t k 库 进 行 T C P 通 信 读 取 S c h n e i d e r   M 3 4 0 的 代 码 和 结 果 ： 1 、 导 入 m o d b u s _ t c p 和 c s t 来 选 择 读 取 线 圈 和 寄 存 器 2 、 T C P 通 信 只 需 设 置 P L C 的 I P 就 可 以 3 、 设 置 读 取 保 持 寄 存 器 的 值 （ 1 为 设 备 I D ， 1 0 0 为 开 始 读 取 的 地 址 ， 2 5 为 读 取 值 的 位 数 ） 4 、 成 功 读 取 到 P L C 寄 存 器 的 值 二 、 二 、 M b t g e t 工 具 介 绍 ： 工 具 介 绍 ： 介 绍 完 了 用 代 码 来 读 取 M o d b u s   P L C 的 值 ， 大 家 是 不 是 觉 得 还 是 比 较 麻 烦 ， 我 用 个 工 具 不 香 吗 ？ 哈 哈 ， 接 下 来 介 绍 的 就 是 轻 量 级 的 工 具 — — M b t g e t 。 它 是 简 单 的 p e r l 脚 本 编 写 的 ， 通 过 一 行 命 令 寥 寥 几 个 参 数 就 可 以 读 写 线 圈 和 寄 存 器 的 值 ， 十 分 方 便 。 首 先 是 在 l i n u x 上 的 安 装 ： 安 装 十 分 的 简 单 ， 完 成 后 我 们 使 用 h e l p 命 令 查 看 M b t g e t 的 使 用 方 法 和 功 能 ， 如 下 图 所 示 ：
我 们 先 来 个 简 单 的 ， - r 1 代 表 读 取 线 圈 状 态 ， - u 1 代 表 U I D 为 1 ， - n 8 代 表 读 取 八 位 值 ， 再 接 上 P L C 的 I P ， 就 得 到 了 如 下 的 图 ， 成 功 读 取 了 线 圈 ： 接 下 来 填 写 的 是 - r 3 读 保 持 寄 存 器 ， - u 1 代 表 U I D 为 1 ， - a 1 0 0 代 表 读 取 的 地 址 从 一 百 位 起 ， - n 1 6 代 表 读 取 1 6 位 值 ， 再 接 上 P L C 的 I P ， 就 得 到 了 如 下 的 图 ， 成 功 读 取 了 保 持 寄 存 器 ： 最 后 我 们 选 择 演 示 写 值 入 寄 存 器 ， - w 6 代 表 写 入 单 个 的 保 持 寄 存 器 ， 1 2 代 表 写 入 的 值 ， - a 1 代 表 从 地 址 第 一 位 开 始 ， - d 代 表 将 T x （ 发 送 t r a n s p o r t ） 和 R x   （ 接 受 r e c e i v e ） 用 十 六 进 制 表 示 出 来 ， 如 下 图 所 示 ， 写 入 成 功 ：
M b t g e t 工 具 的 使 用 已 经 讲 完 啦 ， 大 家 觉 得 是 不 是 特 别 简 单 实 用 。 毕 竟 篇 幅 有 限 ， 关 于 P y t h o n 的 m o d b u s _ t k 库 和 M b t g e t 工 具 的 使 用 ， 大 家 如 有 不 解 之 处 ， 可 以 随 时 私 信 或 者 评 论 俺 。 总 结 ： 总 结 ： M o d b u s   T C P 协 议 是 一 种 通 用 的 工 业 以 太 网 协 议 ， 如 今 M o d b u s   T C P 协 议 已 被 广 泛 应 用 于 无 数 工 业 控 制 系 统 中 ， 因 此 对 M o d b u s   T C P 协 议 进 行 信 息 安 全 研 究 对 整 个 工 业 控 制 系 统 的 安 全 性 研 究 具 有 重 要 意 义 。 而 经 过 文 中 对 M o d b u s   P L C 的 任 意 读 写 操 作 ， 证 明 了 进 行 工 业 控 制 系 统 信 息 安 全 研 究 的 必 要 性 。 同 时 也 暴 露 出 M o d b u s   T C P 协 议 目 前 存 在 缺 乏 认 证 机 制 、 无 授 权 访 问 控 制 机 制 、 无 防 重 放 攻 击 机 制 以 及 缺 乏 机 密 性 保 护 等 问 题 。 例 如 可 以 设 计 M o d b u s   T C P 信 息 安 全 防 护 模 型 ， 可 以 分 为 密 码 模 块 、 站 间 认 证 模 块 、 防 重 放 模 块 和 授 权 访 问 控 制 模 块 。 这 样 的 安 全 防 护 思 路 和 想 法 很 多 ， 需 要 大 家 沉 下 心 努 力 去 研 究 探 索 ， 才 能 在 工 控 安 全 的 道 路 上 越 走 越 远 。 * 本 文 作 者 ： 黄 一 本 文 作 者 ： 黄 一 1 1 3 5 3 0 ， 转 载 请 注 明 来 自 ， 转 载 请 注 明 来 自 F r e e B u f . C O M 精 彩 推 荐 精 彩 推 荐
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