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工控安全 | 西门子S7-300攻击分析
2020-03-18 09:30:22

一、概述

随着等保2.0的普及,工控安全大家也越来越重视,研究工控安全的小伙伴也越来越多。工控安全主要包括工控设备私有协议的安全分析,工控设备固件系统安全以及工控设备应用程序安全等。西门子PLC广泛应用于工业控制系统,本文主要描述西门子PLC系列S7-300的攻击过程与思路,并介绍演示一些适合小伙伴们学习的工控工具和框架。如有错误之处,欢迎指正,共同学习进步。

二、环境描述

前几天疫情待在家,PLC的设备拿不到,但是咱的任务不能落下呀,我在网上找了一个好用的S7模拟器,压缩包打开如下:

其实我们需要用到的是serverdemo.exe,也就是我们平时的PLC设备,我将构造代码和它进行连接并执行一些类似停启的操作。但是用它的clientdemo.exe也能相互连接,我给大家看一下连接图:

1、192.168.198.1为本机ip,用ipconfig查看填写(serverdemo.exe)

2、先点击start启动server,简单明了很直接哈(serverdemo.exe)

3、这是查看下面日志就显示serverstarted(serverdemo.exe)

4、client上填写连接server的ip192.168.198.1(clientdemo.exe)

5、点击connect连接(clientdemo.exe)

6、这时继续查看server的日志,显示client已经added(serverdemo.exe)

如果大家还需要进一步细致的需求可以设置其他参数哈

S7工控模拟器下载地址:https://download.csdn.net/download/weixin_43977912/12201820

三、实验过程

(1)我们开启serverdemo.exe,设置好ip。

(2)接下来我们需要构造代码来连接模拟器,这里我用的是ISF(Industrial Exploitation Framework),ISF是一款基于python编写的类似metasploit的工控漏洞利用框架,这是工控前辈们的研究成果哈。下图大家可以大致看一下Exploit模块,包含了普遍性较高的工控协议的一些漏洞利用模块。

ISF下载地址:https://github.com/dark-lbp/isf

(3)我们选取s7_300_400_plc_control这个模块,是用来对S7-300/400 PLC 启停的脚本,ISF这个框架对工控初学者是十分友好的,它的模块可以在kali里面使用,如下图所示:

(4)在使用s7_300_400_plc_control这个模块之前我们看一下它是怎么写的,下图是它的核心代码,用来对S7-300/400 PLC 的启停,可能初学的小伙伴会十分好奇,这里面负责start和stop的一大串十六进制数字是什么意思。其实这些是遵循S7-Comm通讯协议,拥有固定的表达规范。这些https://www.freebuf.com/articles/ics-articles/188159.html这位工控大佬讲的很详细啦,不懂的小伙伴可以去恶补一下,我这里就不累述了。

(5)接着我们在kali里面设置s7_300_400_plc_control模块,发现只需要设置目标ip就行,我们填上server的ip(192.168.198.1),command选项已经默认是2(stop plc),我们就不需要改动了,然后我们直接run运行exploit,发现显示已经运行成功,如下图所示:

(6)这时我们查看我们的S7模拟器,发现已经显示STOP运行成功,证明非常顺利!

(7)在模拟器上运行成功后,几天后我回到实验室,决定对真正的S7-300进行一下基本测试,先正常开启PLC设备,指示灯是绿色,显示run

(8)在kali上运行的步骤和之前一样,只要把target设置成S7-300的ip就行,运行也成功,指示灯已经变成了橙色,并显示STOP

(9)在kali与plc的通信过程中,我也抓取了一些S7-Comm包进行分析,发现完全符合正常的plc通信,当然小伙伴们除了停启还想做其他的操作,比如读取、上传等功能,都可以使用不同的功能码自己编写一些测试代码进行更深入的研究。

总结

演示到这里就结束啦,可以看到直接启停plc以及控制PLC输出是非常危险的,也是非常容易的。S7Comm协议主要用于S7-200,S7-300和S7-400 PLC之间的通信,该协议不像S7CommPlus的加密协议(S7-1500等)来防止重放攻击那样,不涉及任何反重放攻击机制,可以被攻击者轻易利用。

显然,西门子博途系列如S7-1200v4.0和S7-1500使用S7CommPlus协议更加安全,但是经典的S7-300等PLC设备真的没有任何安全防护措施吗?其实不然,从设备层面来讲,硬件组态界面的CPU模块均有protection选项卡可以选择保护级别来设置密码进行口令保护;从开发层面来讲,尽量采用背景数据块和多重背景的数据传递方式,且多采用间接寻址的编程方式来增加安全性;从用户层面来讲,在内存容量利用许可的条件下,不要删除被认为是无用的程序,或者利用EEPROM的反写入功能,及一些需要设置的内存保持功能。这样就能大大提高使用PLC设备的安全性啦。本文主要是给像我一样的工控初学者一些学习的建议与方向,希望大家一起努力进步,为我国的工控安全事业添砖加瓦。

*本文原创作者:黄一113530,本文属于FreeBuf原创奖励计划,未经许可禁止转载


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# 工控 # 西门子 # PLC
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