为了使工业员工能够提高对工业控制系统中信息安全预防的认识，并加强工业控制设备中的信息安全保护措施，本文将锅炉控制系统中的西门子S7-300可编程控制器上进行了相关的网络攻击测试。PLC 300与STEP7主机编程软件之间的通信期间，不完整身份验证机制的弱点用于以PLC形式人工控制PLC的激活和停用。播攻击。助示例，可以轻松地在工业控制系统中实施网络攻击，以期引起相关从业者的注意。为重要的工业生产设备，锅炉在化学工业，电力生产和人们的日常生活中起着至关重要的作用。年来，随着工业生产要求的不断提高，作为工业过程中重要的上游电气设备，锅炉也正朝着大容量，多参数和高效率的方向快速发展。此，确保锅炉的安全运行至关重要。是，随着计算机技术，通信技术和控制技术的发展，传统控制领域已迅速向网络发展。其是由“振旺”病毒引起的几次工业控制信息安全事件的发生，已经使国家主管部门高度赞赏工业控制系统的安全性。了引起相关实践者对工业控制信息安全的关注，本文通过对基于西门子S7-300可编程逻辑控制器的锅炉控制系统进行有针对性的模拟网络攻击，分析了通用PLC。PLC）。能危害控制器的安全，并模拟工业控制系统的信息安全漏洞的破坏。锅炉系统（包括锅炉，油箱和水箱）为控制对象。如西门子S7-300PLC之类的工业现场控制器收集锅炉系统中的所有数字和模拟信号，以完成锅炉系统的闭环控制。时，在该控制系统中，工业监控服务器通过工业以太网与现场控制器进行通信，以监控锅炉的运行状态并修改运行参数。系统的控制器主要由西门子S7-300 PLC，ABB AC-500 PLC和北京安防Super32-L RTU组成。中，S7-300 PLC将执行锅炉主体的所有控制功能，包括对锅炉进水，进油，水位和压力的控制。水等；安全性Super32-L RTU完善了水箱的控制功能。箱内的实时水位用于补偿水量和报警功能； ABB AC-500 PLC完成油箱的控制功能，并通过油箱内的油位实时进行进油，报警和报警。他功能。炉控制系统的网络结构如图2所示。本文介绍的控制系统中，西门子S7-300控制器负责监视锅炉的燃烧状态。们将进行网络信息安全攻击测试。此，S7-300控制器是我们研究的重点。S7-300是德国西门子公司生产的可编程逻辑控制器（PLC）系列产品之一，已广泛应用于国内外各个工业领域。中，他在中国节水，炼油和其他领域的主要控制系统中扮演主控制器的角色。S7-300系列控制器采用模块化结构设计，可以在各种单个模块之间广泛组合和扩展，包括导轨，电源模块，CPU模块，接口模块，恒温阀芯信号模块，功能模块等，从而提高了其技术的开放性。此同时，这也带来了一定的安全风险。现在开始，越来越多的控制解决方案将选择通过现场总线在PLC与从属设备或现场仪器之间进行通信，并通过工业以太网与上位计算机系统进行通信，这使得设备成为可以通过以太网攻击进行工业控制，例如API。该系统中，S7-300控制器主要负责执行锅炉本体的控制图。对锅炉主体的控制可分为：（1）汽包水位的PID控制； （2）汽包压力的PID控制； （3）紧急停止及复位控制； （4）锅炉燃烧控制，炉子停炉的顺序控制，所有控制状态均由S7-300控制器通过工业以太网传输到上位机的WINCC监视接口。
门子STEP 7编程软件对控制方案的软件实现进行了补充，西门子STEP7是用于为SIMATIC S7系列控制器创建可编程逻辑控制程序的标准软件。户程序由用户在STEP7中生成，然后下载到控制器中。户程序可以包含管理特定于用户的自动化任务所需的所有功能。节将介绍锅炉控制系统中对Siemens S7-300控制器的模拟网络攻击。者将对完全向市场开放的工业控制软件和硬件进行测试分析，并获得可在锅炉控制系统中执行的通信数据。新启动攻击，以产生某些恶意破坏效果。播攻击（Replay Attacks）是指攻击者发送目的主机已收到的数据包，以达到欺骗系统的目的。
种类型的攻击将以恶意或欺诈的方式重复重复有效的数据传输。播攻击可由发起者或拦截并返回数据的敌人执行。此实验中，攻击者使用网络监视或模拟环境来获取相应的身份验证信息，然后将其发送回通信方。使两个通信的密钥数据都已加密，也仍然无法防止重放攻击。本文中，锅炉控制系统的基本控制器S7-300 PLC的IP地址为192.168.0.9，其余设备的IP地址分配如表1所示。于攻击者而言，可以通过在工厂网络中进行嗅探来发现IP地址，或者可以通过社会工程学间接地获取IP地址。实际环境中，攻击者可能甚至不需要知道IP地址，并且在发起网络攻击时，对可能作为控制设备的所有IP地址执行盲法启发式攻击。现目标。介绍攻击过程之前，本文假设攻击者已经掌握了目标控制系统的网络环境，也就是说，作者已经预先掌握了目标控制系统的网络环境。炉控制系统中设备的网络参数。S7-300控制器和STEP7编程软件是可在市场上轻松获得的工业软件和硬件。者预先模拟了控制器与实验室中的主机软件进行通信的环境，并捕获了影响关键操作的可重播网络数据流。者注意到，在下载S7-300 PLC的配置时，STEP7将迫使PLC的CPU进入停止状态，也就是说，状态从RUN MODE变为MODE。
STOP。者已尝试多次上述操作，以确认TCP会话数据流未采用身份验证措施。此，如果可以将该会话作为控制系统中的主机读取，则可能具有“禁用”控制器的作用。击者编写了脚本工具来重播此网络数据流，并在实验室环境中对控制器进行了重播攻击，从而成功实现了“远程关闭控制器”的行为。图4所示，TCP协议传输的应用层数据没有采取相应的认证措施。
控制器进行此TCP会话的任何设备都可以停止控制器。当前情况下，攻击者必须携带在工业控制系统的网络中写入的“恶意代码”。
者制作了一个包含书面攻击脚本的小型便携式设备，并通过访问以太网物理访问控制系统以将恶意代码直接植入网络中。旦恶意代码开始起作用，第一步就是获得与S7-300控制器的“通信权”。果PLC在配置编程期间定义了访问控制列表，则它可以在整个工业控制网络上执行ARP欺骗并伪装自己。为此访问控制列表中的主机。PLC建立TCP连接后，可以直接重新读取实验室获得的TCP数据流。
果与实验室测试的结果相同。旦锅炉控制系统中的S7-300 PLC受到网络攻击，其运行状态将从RUN模式更改为STOP模式，并且来自S7-300 PLC的监视数据的响应会在上位机的WINCC监视画面丢失。箱内部的S7-300控制器的闭环控制也立即停止，并且烤箱内部的水位和温度等参数处于无法控制的状态。于此模拟攻击是在受控环境中进行的，因此攻击后及时重启了PLC，没有任何物理或物质损坏。
实际工作条件下，即使发生对锅炉控制系统的网络攻击，由于存在锁定保护装置，发生极严重损坏的可能性也很低，但是停机可以造成一定程度的财产损失。文中使用的模拟攻击在S7-300 PLC和STEP7上位机编程软件之间的通信过程中使用了身份验证机制不完善的脆弱点，并在以下情况下停止了PLC的工作：重播攻击的形式。用相同的方法，作者还可以将机器从“停止”模式切换到“运行”模式或“清除”模式，从而导致机器异常运行。者已经证实，除了西门子S7系列API还会出现此类问题，其他制造商的控制器也可以通过这种方法通过网络受到攻击。
些问题的根本原因是设备制造商在开发以太网上承载的设备之间的通信协议时没有充分考虑协议的安全性。此，可以说它的漏洞是由设备本身带来的。止此类漏洞造成损害的有效方法是采取措施来审核和监视系统网络上的网络数据流量，而不影响工业控制系统的可用性，并在一开始就检测异常气味。攻击。
果发生ARP轮询和欺骗之类的攻击，则在攻击发生时，会使用“白名单”策略从工业控制协议中过滤掉异常数据，以确保稳定的运行。个控制系统。文分析了基于西门子S7-300 PLC的锅炉控制系统，提出了针对PLC的网络攻击方法，并详细阐述了攻击过程及其后果。种类型的网络攻击可能会影响各种关键基础架构中的不同类型的控制器，并且会影响实际的运行状况。此，本文的研究工作为工业控制系统中信息安全的研究提供了一种思路和方法，并旨在引起相应行业的关注和反思。
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