Publicação: Segurança em redes industriais: aplicação da técnica de autenticação HB-MP* em rede Modbus
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
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Cunha, Marcio José da
Resumo
Sistemas de automação industrial cada vez mais integrados e usando padrões e protocolos comuns às redes de computadores, fazem com que as redes industriais estejam cada vez mais sujeitas a ataques e invasões. O Modbus é um exemplo de protocolo industrial amplamente utilizado que, como outros, não possui ferramentas nativas para comunicação segura. A segurança para Modbus geralmente é obtida pelo uso de técnicas de segurança presentes nas camadas inferiores da pilha de protocolos. Esta tese apresenta as vulnerabilidades associadas ao Modbus, com foco no Modbus TCP, e oferece uma proposta de proteção através da autenticação dos Mestres e Escravos, na camada de aplicação. A técnica foi implementada por meio do protocolo HB-MP*, e focou na proteção contra a invasão de Mestres ou Escravos. A principal contribuição desta tese está no fornecimento de comunicações Modbus de maior segurança no nível da camada de aplicação, sendo possível como implementação única de segurança na rede, ou aumentando a segurança em conjunto com outras técnicas presentes em camadas inferiores. Para validar a proposta, foi configurada uma rede Modbus TCP com nós Mestre e Escravos realizando comunicação Modbus com autenticação HB-MP*, sujeita à diferentes cenários de invasão. Os resultados mostraram que foi possível detectar os nós invasores e evitar alguns ataques. A implementação apresentou um pequeno custo associado a atrasos de processamento e transmissão.
Abstract
The growth in the integration and use of standards and protocols common to computer networks has seen industrial networks increasingly subject to attacks and invasions. Modbus is an example of a widely used industrial protocol, and like others, does not possess native tools for secure communication. Security for Modbus is achieved generally by use of security techniques on the lower layers of the communication stack. This study highlights vulnerabilities associated with Modbus, with its focus on Modbus TCP, while offering a protection proposal through use of Master and Slave authentication at the application layer level. The technique was implemented with the HB-MP* protocol, which focused on protection against invading Masters or Slaves. The main contribution of this paper is found through providing Modbus communications greater security at the application layer level, as a single security implementation or increasing security in conjunction with other lower layer security techniques. A Modbus TCP network was set up with Master and Slave nodes performing Modbus communication with HB-MP* authentication, subject to different intrusion scenarios. Results showed it was possible to detect invading nodes and prevent some attacks, whereas suffering only a small cost associated with processing and transmission delays.
Palavras-chave
Segurança de redes, Network security, Sistemas de automação industrial, Networked control systems, Autenticação, Authentication, Modbus TCP, Modbus TCP
Citação
FAGUNDES, Frederico Duarte. Segurança em redes industriais: aplicação da técnica de autenticação HB-MP* em rede Modbus. 2022. 71 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.422.
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