业控制系统网络健壮性检测方案

1、概述工业控制系统（ICS）是几种类型控制系统的总称，包括监控和数据采集系 统（SCADA）分布式控制系统（DCS）和其它控制系统（如可编程逻辑控制器 （PLC）工业控制系统广泛应用于核设施、电力、石化、化工、冶金、食品、市政、 先进制造等国家关键基础设施的运行控制过程是国家关键基础设施的“中枢神”。 随着我国两化融合”工作的不深化 工业控制系统邮的内夕部安全威胁日益严重，保 障工业控制系统信息安全已经上升为国家层面的安全战略。针对工业控制系统信息安全的问题，工控系统厂商、安全产品厂商、行业机构 等信息安全干系方从不同的视角提出了一些安全解决方案，但这些解决方案大都是 从“病了吃药”的角度提出瞅

2、根源上，更要增加工控系统自身的免疫力和提升自身 的抵抗力。网络健壮性测试平台阿基里斯认证是一项被用户、行业组织和供应商广泛认可和推荐的行业网络安全 国际标准，西门子、施耐德、ABB等公司的自动化产品均通过了阿基里斯认证 的所有要求，使得阿基里斯认证成为事实上的行业标准。阿基里斯测试平台（Achilles Test Platform以下简称ATP）是为工业设备提供 网络健壮性测试而设计的平台，主要测试对象为可编程逻辑控制器（PLC分布式 控制系统（DCS）控制器等，ATP也可以测试任何徒thernet端口和网络堆栈实现 的设备，如服务器、HMI、工程师站、网络设备等。阿基里斯测试平台提供主动式先

3、 期预防的技术解决方案以提升网络可靠性和安全性，并可验证产品受到网络攻击时 的耐受力，通过阿基里斯测试的产品，被证明已经达到通讯可靠性的最高标准要求， 可以有效防范上万种“零日漏洞”以及其他未公开的漏洞或隐患。工控系统健壮性检测方案（1）连接配置在进行设备测试时阿基里斯测试平台支持两种组网方式，一种是直接测试工控 设备，另一种是桥接到工控设备和上位机中间。a）直接测试工控设备图41直连方式b）桥接到工控设备与上位机之间MgmtAchilles ClientAchillesVCSPortlPort2Port1Port1DUTb）桥接到工控设备与上位机之间MgmtAchilles ClientAc

4、hillesVCSPortlPort2Port1Port1DUT图42桥接方式71阿基里斯测试平台与被测设备（Device Under Test以下简称DUT）的连接如上图所示，针对不同的测试对象、测试要求，拓扑结构会作出某些调整，应以具体情 况为准。在ATP与DUT实现物理连接后，将对ATP配置界面进行具体配置。该操作 主要是用来填写ATP、DUT的IP地址与MAC地址，以便实现两者的互联互通。 并可以开启相应的监视器，以查看在通信过程中DUT的端口或者协议是否正常 工作。图43 ATP配置界面配置完成后，需要对DUT进行端口扫描，为后期测试项的执行做好前期准 备工作。端口扫描界面如下图所示

5、:图44端口扫描界面(2)检测执行ATP与DUT实现连接以及配置和端口扫描等测试前准备工作后，开始具体 的测试过程。阿基里斯测试主要分为两个等级：一级和二级，针对不同的检测级别， ATP中包含不同的测试项，如以下两表格所示：表1 Level-1测试项协议类型Level-1测试项EthernetEthernet Unicast Storm (L1)Ethernet Multicast Storm (L1)Ethernet Broadcast Storm (L1)Ethernet Fuzzer (L1)Ethernet Grammar (L1)ARPARP Request Storm (L1)AR

6、P Host Reply Storm (L1)ARP Cache Saturation Storm (L1)ARP Grammar (L1)IPIP Unicast Storm (L1)IP Multicast Storm (L1)IP Broadcast Storm (L1)IP Fragmented Storm (L1)73IP Fuzzer (L1)IP Grammar - Header Fields (L1)IP Grammar - Fragmentation (L1)IP Grammar - Options Fields (L1)ICMPICMP Storm (L1)ICMP Gra

7、mmar (L1)ICMP Type/Code Cross Product (L1)TCPTCP Scan Robustness (L1)TCP SYN Storm (L1)TCP/IP LAND Storm (L1)TCP Fuzzer (L1)TCP Grammar (L1)UDPUDP Scan Robustness (L1)UDP Unicast Storm (L1)UDP Multicast Storm (L1)UDP Broadcast Storm (L1)UDP Fuzzer (L1)UDP Grammar (L1)表2 Level-2测试项协议类型Level-2测试项Ether

8、netEthernet Unicast Storm (L1/L2)Ethernet Multicast Storm (L1/L2)Ethernet Broadcast Storm (L1/L2)Ethernet Fuzzer (L1/L2)Ethernet Grammar (L1/L2)Ethernet VLAN Grammar(L2)Ethernet LLC/SNAP Grammar(L2)Ethernet VLAN/LLC/SNAP Chaining(L2)Ethernet Data Grammar(L2)ARPARP Request Storm (L1/L2)ARP Host Reply

9、 Storm (L1/L2)ARP Cache Saturation Storm (L1/L2)ARP Grammar (L2)IPIP Unicast Storm (L1/L2)IP Multicast Storm (L1/L2)IP Broadcast Storm (L1/L2)IP Fragmented Storm (L1/L2)IP Bad Checksum Storm(L2)IP Fuzzer (L1/L2)IP Grammar - Header Fields (L1/L2)IP Grammar - Fragmentation (L1/L2)IP Grammar - Options

10、Fields (L1/L2)IP Data Grammar(L2)ICMPICMP Storm (L1/L2)ICMP Fuzzer(L2)ICMP Grammar (L2)ICMP Type/Code Cross Product (L1/L2)TCPTCP Scan Robustness (L1/L2)TCP SYN Storm (L1/L2)YCP SYN Storm from Broadcast(L2)TCP/IP LAND Storm (L1/L2)TCP URG Storm(L2)TCP FIN Strom(L2)TCP RST Storm(L2)TCP Closed Receive

11、 Window Storm(L2)TCP Segment Reassembly Storm(L2)TCP Fuzzer (L1/L2)TCP Grammar-Header Fields (L2)TCP Grammar-Contextually Invalid Packets(L2)TCP Priority Traffic Interleaving(L2)TCP Timestamp Manipulation(L2)TCP/IP Grammar (L2)TCP Selective Acknowledgement(L2)TCP Receive Window(L2)TCP Data Grammar(L

12、2)TCP Maximum Concurrent Connections(L2)TCP Initial Sequence Number Randomness Check(L2)UDPUDP Scan Robustness (L1/L2)UDP Unicast Storm (L1/L2)UDP Multicast Storm (L1/L2)UDP Broadcast Storm (L1/L2)UDP Fuzzer (L1/L2)UDP Grammar (L2)UDP Data Grammar (L2)75通过测试设置，选择测试所需的ATP中不同测试项，作为测试执行的测试案例，在测试执行界面执行已选择的测试项，进行被测设备网络健壮性检测。如下图所示：图45测试执行界面测试过程中发现的问题会在事件日志中详细说明，用以指导测试产品厂商进行 产品改进。在测试结果界面，保存的信息包括：测试结果、测试参数、测试环境信息、 监视图表、事件日志、抓包分析或流量分析。最终，阿基里斯测试平台会针对测试过 程生成PDF报告，通过分析测试数据，可以自动判断被测设备是否通过认证。小结基于上述工控安全健壮性测评思路016年对国内某LK系列可编程控制器开 展了阿基里斯认证工作