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[11069] 2017-02-26_往水里投毒？解析针对工业控制系统的勒索攻击

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2017-02-26_往水里投毒？解析针对工业控制系统的勒索攻击 往 水 里 投 毒 ？ 解 析 针 对 工 业 控 制 系 统 的 勒 索 攻 击 c l o u d s   F r e e B u f   2 0 1 7 - 0 2 - 2 6 近 年 来 ， 勒 索 软 件 攻 击 已 经 成 为 一 个 非 常 让 人 担 忧 的 安 全 问 题 ， 为 了 获 得 高 额 的 利 益 回 报 ， 网 络 犯 罪 者 逐 渐 把 目 标 转 向 了 近 年 来 ， 勒 索 软 件 攻 击 已 经 成 为 一 个 非 常 让 人 担 忧 的 安 全 问 题 ， 为 了 获 得 高 额 的 利 益 回 报 ， 网 络 犯 罪 者 逐 渐 把 目 标 转 向 了 医 疗 、 金 融 等 高 价 值 行 业 。 尽 管 目 前 所 有 的 勒 索 攻 击 都 只 是 针 对 个 人 电 脑 ， 但 随 着 攻 击 面 的 不 断 扩 大 ， 最 近 的 一 些 分 析 表 医 疗 、 金 融 等 高 价 值 行 业 。 尽 管 目 前 所 有 的 勒 索 攻 击 都 只 是 针 对 个 人 电 脑 ， 但 随 着 攻 击 面 的 不 断 扩 大 ， 最 近 的 一 些 分 析 表 明 ， 工 控 系 统 网 络 极 有 可 能 成 为 勒 索 软 件 的 下 一 个 攻 击 目 标 ， 工 控 系 统 相 关 的 关 键 基 础 设 施 也 将 面 临 勒 索 攻 击 的 可 能 。 明 ， 工 控 系 统 网 络 极 有 可 能 成 为 勒 索 软 件 的 下 一 个 攻 击 目 标 ， 工 控 系 统 相 关 的 关 键 基 础 设 施 也 将 面 临 勒 索 攻 击 的 可 能 。 昨 天 F r e e B u f 的 文 章 《 勒 索 软 件 新 威 胁 ： 你 敢 不 付 赎 金 ， 我 就 敢 往 你 喝 的 水 里 投 毒 》 中 提 到 了 一 种 威 胁 工 控 系 统 的 勒 索 软 件 ， 而 下 面 这 篇 文 章 则 对 此 进 行 了 深 入 剖 析 ， 来 看 看 勒 索 软 件 何 以 有 如 此 能 耐 。 在 这 项 研 究 中 ， 佐 治 亚 理 工 学 院 网 络 安 全 专 家 开 发 了 第 一 个 针 对 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ P L C ） 的 勒 索 软 件 ， 模 拟 城 市 供 水 设 施 城 市 供 水 设 施 作 为 勒 索 攻 击 目 标 进 行 攻 击 建 模 和 影 响 评 估 。 （ 该 项 研 究 也 作 为 专 题 报 告 在 近 期 R S A 大 会 上 作 了 分 享 展 示 ， 点 击 文 末 的 阅 读 原 文 查 看 ） 对 供 水 设 施 的 勒 索 攻 击 演 示 视 频 ：
研 究 介 绍 研 究 介 绍 工 控 攻 击 事 件 鲜 有 发 生 ， 但 这 并 不 代 表 工 控 系 统 就 是 安 全 的 ， 据 卡 巴 斯 基 最 新 研 究 表 明 ， 由 于 多 种 漏 洞 和 不 安 全 协 议 ， 工 控 系 统 安 全 甚 至 有 恶 化 倾 向 。 这 种 暂 时 的 安 全 状 况 ， 唯 一 的 解 释 就 是 ， 网 络 犯 罪 者 还 不 能 很 好 地 将 攻 击 与 利 益 结 合 。 在 勒 索 攻 击 盛 行 的 今 天 ， 企 业 数 据 是 攻 击 者 的 价 值 目 标 ， 虽 然 工 控 系 统 涉 及 的 有 价 值 数 据 较 少 ， 但 如 制 造 业 、 电 站 、 供 水 及 天 然 气 设 施 稳 定 安 全 的 可 持 续 运 行 ， 与 人 们 的 生 活 息 息 相 关 。 前 有 北 美 停 电 事 件 、 S t u x n e t 事 件 ， 近 有 乌 克 兰 电 站 被 攻 击 案 例 ， 从 经 济 和 安 全 角 度 来 看 ， 都 造 成 了 很 大 程 度 的 损 失 。 我 们 开 发 了 第 一 个 针 对 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ P L C ） ， 名 为 L o g i c L o c k e r 的 工 控 勒 索 软 件 ， 以 此 探 讨 工 控 系 统 成 为 勒 索 软 件 攻 击 的 可 能 性 。 L o g i c L o c k e r 利 用 施 耐 德 M o d i c o n   M 2 4 1 设 备 的 原 始 A P I 接 口 ， 扫 描 工 控 系 统 内 部 网 络 的 已 知 安 全 漏 洞 设 备 ， 如 A l l e n   B r a d l e y   M i c r o L o g i x   1 4 0 0   P L C s 、   S c h n e i d e r   M o d i c o n   M 2 2 1   P L C s ， 通 过 感 染 和 绕 过 方 式 突 破 安 全 机 制 ， 锁 定 设 备 合 法 用 户 ， 并 在 程 序 中 设 置 对 物 理 和 人 身 安 全 形 成 威 胁 的 逻 辑 炸 弹 ， 作 为 赎 金 勒 索 之 用 。 我 们 的 主 要 研 究 涉 及 以 下 几 点 ： 开 发 了 第 一 个 针 对 工 控 系 统 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ P L C s ） 的 勒 索 软 件 ； 实 现 了 跨 供 应 商 P L C s 感 染 蠕 虫 的 概 念 性 证 明 ； 针 对 传 统 勒 索 攻 击 和 I C S 勒 索 攻 击 进 行 了 详 细 的 经 济 因 素 和 影 响 比 较 ； 利 用 S h o d a n 针 对 此 类 受 勒 索 攻 击 的 工 控 设 备 进 行 了 在 线 发 现 和 调 查 ； 作 为 研 究 和 参 考 之 用 ， 制 订 了 工 控 系 统 勒 索 攻 击 安 全 框 架 。 威 胁 建 模 威 胁 建 模 抛 开 国 家 支 持 黑 客 和 脚 本 小 子 的 攻 击 ， 在 该 项 研 究 中 ， 我 们 假 设 勒 索 攻 击 以 经 济 目 的 为 出 发 点 ， 由 有 组 织 网 络 犯 罪 组 织 发 起 ， 虽 然 这 些 攻 击 者 不 具 备 固 件 级 别 的 漏 洞 发 现 能 力 ， 但 他 们 能 熟 练 使 用 应 用 层 的 P L C s 入 侵 能 力 ， 可 以 发 现 并 控 制 大 量 工 控 设 备 。 攻 击 者 通 过 对 P L C 代 码 的 修 改 ， 可 以 实 现 对 工 控 设 备 的 物 理 破 坏 ， 或 设 置 程 序 逻 辑 炸 弹 ， 触 发 更 严 重 的 安 全 威 胁 。 勒 索 攻 击 的 经 济 影 响 评 估 勒 索 攻 击 的 经 济 影 响 评 估 对 医 院 的 勒 索 攻 击 之 所 以 能 够 成 功 ， 是 因 为 医 院 必 须 对 患 者 数 据 的 绝 对 控 制 和 需 要 ； 而 工 控 系 统 同 样 需 要 保 证 其 P L C 能 安 全 稳 定 为 民 众 或 下 游 生 产 商 提 供 服 务 。 传 统 勒 索 攻 击 传 统 勒 索 攻 击 V S 工 控 系 统 勒 索 攻 击 工 控 系 统 勒 索 攻 击 传 统 攻 击 造 成 的 经 济 损 失 ， 是 由 被 攻 击 窃 取 数 据 的 价 值 和 受 害 者 数 量 范 围 共 同 决 定 的 ， 攻 击 者 在 发 起 攻 击 之 前 会 衡 量 攻 击 成 本 和 攻 击 价 值 。 攻 击 成 本 越 高 ， 意 味 着 目 标 安 全 性 越 高 ， 而 获 得 的 勒 索 价 值 可 能 也 就 越 多 。 这 种 关 系 可 以 用 以 下 等 式 来 表 明 ：         对 于 勒 索 攻 击 来 说 ， 工 控 系 统 算 是 数 据 价 值 较 低 且 范 围 相 对 较 小 的 攻 击 目 标 ， 但 其 设 备 停 机 时 间 、 安 全 性 能 和 操 作 人 员 安 全 造 成 的 影 响 ， 却 远 远 超 出 通 常 价 值 范 围 ， 攻 击 者 一 样 可 以 利 用 这 些 致 命 要 害 对 工 控 设 备 发 起 勒 索 攻 击 。         实 验 过 程 实 验 过 程
下 图 所 示 L o g i c L o c k e r 利 用 的 三 种 P L C s 分 别 为 S c h n e i d e r   M o d i c o n   M 2 2 1 、 A l l e n   B r a d l e y   M i c r o L o g i x   1 4 0 0 和 S c h n e i d e r   M o d i c o n   M 2 4 1 ， 它 们 代 表 了 当 今 比 较 流 行 和 常 用 的 P L C 品 牌 ， 但 在 此 我 们 需 要 提 醒 的 是 ， 这 些 品 牌 在 内 的 大 多 数 P L C 设 备 都 不 具 备 合 适 的 可 编 程 验 证 功 能 。 而 另 外 一 些 具 有 密 码 验 证 和 P L C 编 程 校 验 功 能 的 设 备 ， 如 M i c r o L o g i x   1 4 0 0 ， 一 旦 被 攻 击 者 利 用 其 它 方 式 入 侵 控 制 之 后 ， 也 存 在 被 攻 击 者 设 置 新 密 码 进 行 勒 索 攻 击 的 可 能 。 我 们 在 S h o d a n 上 发 现 大 量 在 线 联 网 的 I C S 设 备 ： 为 了 验 证 I C S 勒 索 攻 击 的 可 能 性 ， 我 们 构 建 了 一 城 市 供 水 模 型 并 模 拟 勒 索 攻 击 的 可 行 性 。 在 水 质 消 毒 阶 段 ， 自 来 水 内 需 要 加 入 比 例 准 确 的 氯 粉 ， 而 在 水 量 储 存 阶 段 ， 需 要 对 水 量 进 行 最 低 限 度 用 水 保 障 控 制 。
勒 索 攻 击 解 析 勒 索 攻 击 解 析 对 I C S 的 攻 击 可 以 分 为 初 始 感 染 、 进 一 步 攻 击 渗 透 、 设 备 锁 定 加 密 和 勒 索 谈 判 几 个 步 骤 ， 整 个 过 程 如 下 图 所 示 ： 后 续 相 应 列 表 则 列 出 了 每 个 步 骤 攻 击 者 可 以 执 行 的 攻 击 动 作 。 初 始 感 染 阶 段 初 始 感 染 阶 段 通 过 感 染 直 接 联 网 的 I C S 设 备 ， 或 利 用 其 它 攻 击 方 式 ， 入 侵 目 标 受 害 方 用 户 终 端 电 脑 系 统 ， 最 终 实 现 恶 意 软 件 或 勒 索 软 件 的 驻 留 ， 为 后 续 勒 索 攻 击 作 好 准 备 ： 进 一 步 攻 击 渗 透 进 一 步 攻 击 渗 透
通 过 内 网 和 感 染 设 备 的 进 一 步 攻 击 渗 透 ， 发 现 其 它 存 在 漏 洞 的 P L C 设 备 和 可 以 利 用 的 脆 弱 性 。 攻 击 者 在 内 部 网 络 的 横 向 渗 透 ： 攻 击 者 在 内 部 网 络 的 纵 向 渗 透 ： 锁 定 加 密 锁 定 加 密 寻 找 的 可 以 下 手 的 目 标 P L C 设 备 之 后 ， 攻 击 就 会 发 起 对 目 标 设 备 的 锁 定 和 加 密 动 作 ：
勒 索 谈 判 勒 索 谈 判 一 旦 成 功 对 P L C 设 备 进 行 锁 定 或 加 密 ， 攻 击 者 就 获 取 了 对 目 标 设 备 的 控 制 权 限 ， 就 会 受 害 方 发 起 警 告 提 示 ， 以 催 促 支 付 赎 金 ， 这 些 警 告 提 示 方 式 包 括 邮 件 、 P L C 页 面 展 示 ： L o g i c L o c k e r 在 攻 击 模 型 中 ， 我 们 假 定 攻 击 者 能 暴 力 破 解 连 网 的 M o d i c o n   M 2 4 1 设 备 并 窃 取 其 用 户 凭 据 ， 之 后 通 过 感 染 的 L o g i c L o c k e r 扫 描 内 部 网 络 ， 发 现 存 在 漏 洞 的 P L C 设 备 。 在 锁 定 阶 段 ， 针 对 M o d i c o n   M 2 2 1 和 M i c r o L o g i x   1 4 0 0 ， L o g i c L o c k e r 可 以 实 现 重 编 程 、 密 码 重 设 和 合 法 用 户 锁 定 功 能 ；   在 加 密 阶 段 ， 攻 击 者 可 以 利 用 其 它 标 准 加 密 方 法 任 意 加 密 设 备 密 码 和 程 序 ； 在 勒 索 谈 判 阶 段 ， 攻 击 者 可 以 使 用 L o g i c L o c k e r 向 受 害 方 P L C 设 备 管 理 人 员 发 送 警 告 邮 件 。 在 该 模 型 中 ， 如 果 勒 索 赎 金 得 到 满 足 ， 攻 击 者 就 会 向 受 害 方 提 供 一 段 设 备 重 置 程 序 以 解 除 勒 索 ， 如 果 谈 判 失 败 或 受 害 方 拒 绝 支 付 赎 金 ， 攻 击 者 将 会 向 供 水 设 施 中 添 加 过 量 的 对 人 体 造 成 伤 害 的 化 学 氯 ， 另 外 ， 攻 击 者 还 可 以 通 过 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ P L C ） 来 篡 改 水 量 设 备 读 数 或 关 闭 用 水 水 阀 ， 造 成 公 众 恐 慌 。 后 续 版 本 的 L o g i c L o c k e r 软 件 将 增 加 警 告 邮 件 发 送 客 户 端 ， 通 过 该 功 能 ， 如 果 勒 索 成 功 ， 攻 击 者 可 以 向 受 害 方 发 送 程 序 解 锁 和 重 置 程 序 。 以 下 列 表 总 结 了 L o g i c L o c k e r 可 以 执 行 的 勒 索 攻 击 动 作 。 安 全 防 护 安 全 防 护 终 端 安 全 防 护 终 端 安 全 防 护 实 施 深 度 防 御 策 略 ， 包 括 更 改 默 认 密 码 、 禁 用 不 需 要 的 协 议 、 设 置 访 问 控 制 方 法 、 禁 用 远 程 可 编 程 功 能 、 保 持 设 备 固 件 更 新 、 备 份 所 有 程 序 文 档 。 针 对 新 购 置 设 备 ， 应 该 仔 细 考 虑 产 品 安 全 性 能 ， 另 外 ， 请 注 意 P L C 的 密 码 保 护 功 能 仅 用 来 对 可 编 程 环 境 的 合 法 用 户 进 行 验 证 ， 要 避 免 成 为 勒 索 攻 击 者 的 勒 索 手 段 。 网 络 安 全 防 护 网 络 安 全 防 护 应 该 进 行 网 络 分 段 控 制 和 可 疑 流 量 监 控 ， 另 外 ， 还 应 设 置 P L C 程 序 自 动 备 份 功 能 ， 避 免 在 未 支 付 赎 金 情 况 下 ， 攻 击 者 发 起 破 坏 性 攻 击 造 成 的 影 响 。 当 然 ， 还 可 以 对 P L C 程 序 引 入 远 程 认 证 技 术 以 监 测 攻 击 者 对 其 进 行 的 恶 意 修 改 。 安 全 策 略 安 全 策 略 在 用 户 端 ， 应 该 加 强 员 工 的 安 全 意 识 培 训 ， 提 高 钓 鱼 邮 件 和 外 插 U S B 的 安 全 防 范 ； 同 时 制 订 相 应 的 安 全 应 急 响 应 和 快 速 恢 复 策 略 ， 以 备 攻 击 事 件 发 生 时 能 快 速 判 断 攻 击 影 响 状 况 ， 及 时 恢 复 设 备 运 行 。 * 参 考 来 源 ： g a t e c h . e d u ， F B 小 编 c l o u d s 编 译 ， 转 载 请 注 明 来 自 F r e e B u f . C O M
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