PLC暴露在互联网上的安全隐患 by Z-0ne

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PLC暴露在互联网上的安全隐患 by Z-0ne

发布者 security

发布于 1441759540559 浏览 6242 关键词 网络安全, 智能硬件

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第1页

Exploit
PLC
on
the
internet

Z-‐0ne

第2页

什么是PLC 为什么会联网

概述

第3页

PLC

• Programmable
Logic
Controller

– 电源 – CPU – 存储 – I/O – 网络模块

第4页

• PLC功能

– 顺序控制 – 逻辑控制

PLC功能

• PLC应用

– 自动化控制 – 过程控制

第5页

• PLC内核

– Codesys – ProConos

• 底层操作系统

– Linux – Vxworks – WinCE

• 通信协议

– 通用

• Modbus

– 私有

• S7 • Omron
F INS

其他

第6页

• 串行

– RS232/485

• 专用

– MPI

• 以太网

– TCP/IP – UDP

PLC通信

第7页

网络武器的目标

• Stuxnet作为网络武器其最终的目标也是西门子PLC

– 劫持通信 – 注入自己的逻辑程序

第8页

联网的隐患(1)

• PLC暴露在互联网是比SCADA更大的安全隐患

– 未授权访问 – 设备的用户等级保护缺失 – 通信协议的脆弱性

第9页

联网的隐患(2)

• PLC暴露在互联网是比SCADA更大的安全隐患

– 控制流程工艺 – 位于更底层

ERP

信息层

– 可能为关键基础设施

APPLICATION MES应用

管理层

控制层

P L

P L

P L

P L

设备层

第10页

联网的趋势

• 远程数据通信/远程维护催生了联网的需求

– 方便、快捷 – 减少了现场运维的成本 – 统一管理

第11页

联网的解决方案(1)

第12页

联网的解决方案(2)

第13页

联网的解决方案(2)

第14页

西门子PLC全球统计报告西门子PLC公网蜜罐统计西门子S7协议蜜罐应用案例联网的风险案例

PLC
ON
THE
INTERNET

第15页

S7-‐1200硬件形态

第16页

S7-‐300硬件形态

第17页

西门子PLC
CPU模块全球统计报告(1)

• 使用S7协议(TCP/102)对互联网进行扫描探测

– http://www.zoomeye.org/search?q=port%3A102 – https://www.shodan.io/search?query=Module+po

rt%3A102

• 全球数据 (能成功读出模块型号的数据)

– ZoomEye à 1446
– Shodan à 2749 – Plcscan.org
à 2215

第18页

西门子PLC
CPU模块全球统计报告(2)

• 使用S7协议(TCP/102)对互联网进行扫描探测

– Nmap à s7-‐enumerate.nse(TSAP:0102) – PG
mode – Rack:0
Slot:2

第19页

西门子PLC
CPU模块全球统计报告(3)

• 国家排行

– 德国 350 – 意大利 255 – 美国 179 – 西班牙 146 – 土耳其 124 – 波兰 113 – 法国 108 – 捷克 74 – 丹麦 67 – 奥地利 64

第20页

西门子PLC
CPU模块全球统计报告(4)

• 模块货号排行

– 6ES7
214-‐1AG31-‐0XB0 – 6ES7
214-‐1AE30-‐0XB0 – 6ES7
212-‐1HE31-‐0XB0 – 6ES7
315-‐2AG10-‐0AB0 – 6ES7
151-‐8AB01-‐0AB0 – 6ES7
315-‐2EH14-‐0AB0 – 6ES7
315-‐2AH14-‐0AB0 – 6ES7
214-‐1BG31-‐0XB0 – 6ES7
314-‐6EH04-‐0AB0 – 6ES7
313-‐5BF03-‐0AB0

145 142 129 129 121 120 88 74 74 73

第21页

西门子PLC
CPU模块全球统计报告(5)

• 固件版本排行

– Version:
3 .0.2 – Version:
2 .2.0 – Version:
2 .6.0 – Version:
4 .0.0 – Version:
2 .6.11 – Version:
3 .2.10 – Version:
3 .2.6 – Version:
3 .3.8 – Version:
3 .2.3 – Version:
3 .2.8

472 142 113 96 76 76 69 59 59 55

第22页

西门子PLC
CP模块全球统计报告(1)

• 使用S7协议(TCP/102)对互联网进行扫描探测

– Nmap à s7-‐enumerate.nse(TSAP:0100) – Rack:0
Slot:0

• 全球数据(能成功读出模块型号的数据)

– Plcscan.org

à 486

第23页

西门子PLC
CP模块全球统计报告(2)

• 使用S7协议(TCP/102)对互联网进行扫描探测

– Nmap à s7-‐enumerate.nse(TSAP:0100) – PG
mode – Rack:0
Slot:0

第24页

西门子PLC
CP模块全球统计报告(3)

• 国家排行

– 意大利 91 – 德国 76 – 西班牙 32 – 法国 29 – 瑞士 26 – 捷克 25 – 丹麦 23 – 美国 18 – 波兰 14 – 中国 14

第25页

西门子PLC
CP模块全球统计报告(4)

• 模块货号排行

– 6GK7
343-‐1CX10-‐0XE0 – 6GK7
343-‐1EX30-‐0XE0 – 6GK7
343-‐1CX00-‐0XE0 – 6GK7
343-‐1EX11-‐0XE0 – 6GK7
443-‐1EX20-‐0XE0 – 6GK7
443-‐1EX11-‐0XE0 – 6GK7
343-‐1EX21-‐0XE0 – 6GK7
343-‐1EX20-‐0XE0 – Unknown – 6GK7
343-‐1GX21-‐0XE0

305 70 19 18 16 14 14 13 4 3

第26页

西门子PLC
CP模块全球统计报告(5)

• 固件版本排行

– Version:
3 .0.23 – Version:
2 .3.2 – Version:
2 .0.16 – Version:
2 .6.0 – Version:
2 .1.14 – Version:
2 .2.20 – Version:
1 .1.5 – Version:
2 .5.0 – Version:
1 .2.3 – Version:
1 .0.26

104 79 60 56 31 22 15 14 9 8

第27页

西门子PLC全球分布图形化统计

第28页

西门子PLC
蜜罐统计报告(1)

• Conpot

– 不推荐默认配置 – 特征

• S7(TCP/102)

– Serial
number
of
module:
88111222

• 全球数据

– ZoomEye à 48 – Shodan à 61 – Plcscan.org
à 30

第29页

西门子PLC
蜜罐统计报告(2)

第30页

西门子S7协议蜜罐应用案例(1)

• 通过监听TCP/102端口并仿真S7协议收集扫描信息

– 记录连入端口的IP、时间 – 回复伪装的模块信息 – 输出协议操作的详细日志

第31页

西门子S7协议蜜罐应用案例(2)

2015-‐07-‐09
09:27:20
[71.6.167.142]
C lient
added 2015-‐07-‐09
09:27:20
[71.6.167.142]
T he
client
requires
  a
P DU
size
of
480
bytes 2015-‐07-‐09
09:27:20
[71.6.167.142]
C lient
added 2015-‐07-‐09
09:27:21
[71.6.167.142]
T he
client
requires
  a
P DU
size
of
480
bytes 2015-‐07-‐09
09:27:21
[71.6.167.142]
R ead
S ZL
request,
ID:0x0011
INDEX:0x0001
-‐-‐>
O K 2015-‐07-‐09
09:27:21
[71.6.167.142]
R ead
S ZL
request,
ID:0x001c
INDEX:0x0001
-‐-‐>
O K 2015-‐07-‐09
09:27:21
[71.6.167.142]
C lient
disconnected
  by
peer 2015-‐07-‐09
09:27:25
[71.6.167.142]
C lient
disconnected
  by
peer C:\Users\Administrator>nslookup
  71.6.167.142 服务器:

google-‐public-‐dns-‐a.google.com Address:

8.8.8.8

名称:

census9.shodan.io Address:

71.6.167.142

第32页

西门子S7协议蜜罐应用案例(3)

2015-‐05-‐06
19:53:49
[5.61.38.11]
C lient
added 2015-‐05-‐06
19:53:55
[5.61.38.11]
C lient
added 2015-‐05-‐06
19:53:58
[5.61.38.11]
T he
c lient
requires
a
PDU
size
of
480
b ytes 2015-‐05-‐06
19:53:58
[5.61.38.11]
C lient
disconnected
by
peer 2015-‐05-‐06
19:53:59
[5.61.38.11]
R ead
S ZL
request,
ID:0x0011
I NDEX:0x0000
-‐-‐>
OK 2015-‐05-‐06
19:53:59
[5.61.38.11]
R ead
S ZL
request,
ID:0x001c
INDEX:0x0000
-‐-‐>
OK 2015-‐05-‐06
19:54:00
[5.61.38.11]
R ead
S ZL
request,
ID:0x0132
I NDEX:0x0004
-‐-‐>
OK 2015-‐05-‐06
19:54:02
[5.61.38.11]
B lock
o f
type
OB
list
requested
(start
sequence)
-‐-‐>
NOT
AVAILABLE 2015-‐05-‐06
19:54:03
[5.61.38.11]
B lock
o f
type
FB
list
requested
(start
sequence)
-‐-‐>
NOT
AVAILABLE 2015-‐05-‐06
19:54:03
[5.61.38.11]
B lock
o f
type
FC
list
requested
(start
sequence)
-‐-‐>
NOT
AVAILABLE 2015-‐05-‐06
19:54:03
[5.61.38.11]
B lock
o f
type
DB
list
requested
(start
sequence)
-‐-‐>
OK 2015-‐05-‐06
19:54:04
[5.61.38.11]
B lock
i nfo
requested
DB
1
-‐-‐>
OK 2015-‐05-‐06
19:54:04
[5.61.38.11]
B lock
i nfo
requested
DB
2
-‐-‐>
OK 2015-‐05-‐06
19:54:05
[5.61.38.11]
B lock
i nfo
requested
DB
3
-‐-‐>
OK

第33页

针对数据的验证(1)

第34页

针对数据的验证(2)

第35页

针对数据的验证(3)

第36页

针对数据的验证(4)

第37页

针对数据的验证(5)

第38页

针对数据的验证(6)

第39页

S7-‐300
PLC的等级保护功能 S7-‐300
PLC的等级保护功能缺陷 S7协议对口令密码传输的缺陷 S7-‐300
PLC内部程序字节码的转换利用TCP/UDP连接功能实现端口扫描利用通信功能块实现特定Socket通信

EXPLOITS
S7
PLC

第40页

S7-‐300的等级保护(1)

• 口令保护

– 来自Step7帮助文件

• “保护CPU中的用户程序，防止未授权的修改(写保护) ”

• “保护用户程序的编程技术内容(读保护) ” • “防止将会干涉进程的在线功能”

第41页

S7-‐300的等级保护(2)

• 口令保护帮助

第42页

S7-‐300的等级保护缺陷

• 帮助文件对口令保护注意事项的定义

– “无法限制过程控制、监视和通信功能。例如，无法使用口令保护来防止对"设置时间/日期"功能的访问。 ”

• 其他“例如”

– 启用LV2/LV3也可以操作CPU工作状态

第43页

S7协议对口令密码传输的弱加密(1)

第44页

S7协议对口令密码传输的弱加密(2)

• Hydra已集成基于S7协议的口令破解模块

第45页

S7-‐300
MC7字节码的传输

第46页

MC7
字节码转换(1)

• 研究目的与意义

– 脱离官方编译器S7kafapx.exe实现对PLC程序的转换与修改

– S7协议大量字段已被解码但是程序下载功能未被解码

– Stuxnet核心功能

• 故事

第47页

MC7
字节码转换(2)

• S7-‐300
PLC程序块解析

– 组织块（OB）（主程序块负责所有FC程序块的调用） – 数据块（DB）（用于存放用户和系统定义的变量数据） – 程序块（FC）（由用户编写的程序块） – 功能块（FB）（由用户编写的专用数据块） – 系统程序块（SFC）（调用系统某些功能时自动创建） – 系统功能块（SFB）（调用系统某些数据功能时自动创

建） – 系统数据块（SDB）（由编程软件自动生成主要存放

PLC的硬件组态等信息，用户无法直接打开和更改）

第48页

MC7
字节码转换(3)

• 70
70
//MC7开始头部标志 • 01
01
  • 02
//块创建的语言 hex:0x02
LAD
(KOP) • 08
//块类型 hex:0x08
OB • 00
01
//块编号 hex:0x00,0x01
  • 00
00
00
96
//块总长度 • 00
00
00
00
//是否设置密码 • 03
22
C8
2E
2C
20
//最后修改时间 • 03
9D
CB
0C
11
4C
//上次修改时间 • 00
1C
//内部块数据表长度 • 00
30
  • 00
14
//本地数据长度 • 00
02
//MC7执行代码长度

第49页

STL: A

M

8.0 AN

T

6 L

S5T#3S SD

T

0 NOP

0 NOP

0 NOP

0 NOP

0 STL: A

T

0 =

L

20.0 A

L

20.0 BLD

102 =

Q

124.0 A

L

20.0 L

S5T#3S SD

T

1 NOP

0 NOP

0 NOP

0 NOP

0

MC7
注入实例(1)

第50页

MC7
注入实例(2)

第51页

MC7
注入实例(3)

第52页

MC7
注入实例(4)

• 在无等级保护的情况下修改定时器的时间为1秒

第53页

S7
300
PLC支持多种连接方式

• 多种连接方式

– S7连接 – 冗余的S7连接 – 点对点连接 – FMS连接 – FDL连接 – ISO传输连接 – ISO
on
TCP连接 – TCP连接 – UDP连接 – 电子邮件连接

第54页

S7
300
PLC支持多种连接对象

• 多种连接连接对象

– 相同型号PLC
CPU与PLC
CPU之间通信 – 不同型号PLC
CPU与PLC
CPU之间通信 – PLC与上位机之间通信 – PLC与其他以太网设备通信

第55页

S7
300
CP的FC5/6功能

• 通信功能块

– FC5à “AG_SEND“ – FC6à “AG_RECV“

• 异步通信方式 • 类似传统Socket通信

– SEND功能 – RECV功能

第56页

CP的自定义Socket通信

• 选择连接方式

– S7 – TCP/UDP – 激活连接的建立

• 调用FC5/FC6

– FC

• 使用DB构建收发缓冲区

– 背景数据块

第57页

自定义Socket通信实现(1)

第58页

自定义Socket通信实现(2)

• FC5
STL:
  CALL

"AG_SEND"

ACT

:=L20.0 ID

:=1 LADDR
:=W#16#100 SEND

:=P#DB99.DBX0.0
  BYTE
38 LEN

:=38 DONE

:=M99.1 ERROR
:=M99.2 STATUS:=MW100

• FC6
STL: CALL

"AG_RECV"

ID

:=1 LADDR
:=W#16#100

RECV

:=P#DB199.DBX0.0
  BYTE
1024

NDR

:=M99.3 ERROR
:=M99.4 STATUS:=MW102 LEN

:=DB99.DBW38

第59页

自定义Socket通信实现(3)

第60页

自定义Socket通信实现(4)

第61页

自定义Socket通信实现(5)

第62页

自定义Socket通信实现(6)

• Black
Hat
USA
2015

– INTERNET-‐FACING
PLCS
-‐ A
NEW
BACK
ORIFICE

• FB65
"TCON" • FB63
"TSEND“ • FB64
"TRCV“ • 通过S7-‐300
PLC的内部通信块实现Socks5代理功能 • 更高级、更灵活

第63页

S7
PLC特性如何构造测试工具

RELEASED
EXPLOITS
TOOLS

第64页

S7
PLC特性

• 非标签方式寻址 • 功能块按照数字编号排序

– FC
1
– SDB
1001

• 变量数据是按地址寻址

– M0.0àbit
0000 – M0.1àbit
0001 – DB1.DBX1~

• 方便遍历测试而不需要进行枚举

– For
i in
range(000000,001234)

第65页

通用性增强

• 可设置连接模块与槽号

– Rack – Slot

• S7连接的初始化方式

– PG – OP – S7

第66页

工具实现

• S7
Fuzz
Tools

– Get
Module
info – Set
CPU
Run/Stop – Fuzz
Set
Value – Fuzz
DB
Data – Fuzz
Block

第67页

S7
Fuzz
Tools
测试用例与效果(1)

• 测试设备

– CPU:
6ES7
313-‐5BG04-‐0AB0 – CP:
6GK7
343-‐1CX10-‐0XE0

• 启用等级保护 • 用例：

– Rack:0
Slot:2

• 结果

第68页

S7
Fuzz
Tools
测试用例与效果(2)

• 测试设备

– CPU:
6ES7
313-‐5BG04-‐0AB0 – CP:
6GK7
343-‐1CX10-‐0XE0

• 不启用等级保护 • 用例：

– Rack:0
Slot:2

• 结果

第69页

MC7Code
Inject测试用例与效果(1)

• 测试设备

– CPU:
6ES7
313-‐5BG04-‐0AB0 – CP:
6GK7
343-‐1CX10-‐0XE0

• 不启用等级保护 • 用例： • 结果

第70页

总结

第71页

• site:

– plcscan.org

About