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G110西門子0.12KW變頻器6SL3211-0KB11-2BB1
6SL3211-0KB11-2BB1
SINAMICS G110-CPM110 交流驅動，帶集成濾波器 B 200-240V+10/-10% 1AC 47-63Hz RS-485-接口 （USS-協議） CT：0.12kW；VT：0.12kW CT-過載：150% 60S 150x 90x 101（高x寬x深） IP20；帶
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G110西門子0.12KW變頻器6SL3211-0KB11-2BB1
 | 6SL3211-0KB11-2BB1 SINAMICS G110-CPM110 交流驅動，帶集成濾波器 B 200-240V+10/-10% 1AC 47-63Hz RS-485-接口 (USS-協議) CT：0.12kW；VT：0.12kW CT-過載：150% 60S 150x 90x 101（高x寬x深） IP20；帶扁平散熱器； 僅適用于散熱板安裝 環境溫度 -10+50°C 無 BOP 無模擬輸入端 |
SIEMENS西門子
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西門子HMI人機界面：觸摸屏
西門子變頻器：MM420、MM430、MM440、G110、G120、6SE70
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摘要：眾說周知，工業生產過程是通過可編程邏輯控制器（PLC）來控制的。 現在市場上許多PLC 都配置了以太網口并且可以用 IP 進行通信。 我們將以西門子 SIMATIC S7-1200 機器為例展示一個蠕蟲范例。此蠕蟲不需要依賴 PC 電腦去擴散。該蠕蟲僅僅活躍并運行在 PLC 當中。它可以通過網絡掃描來尋找新的目標（新的 PLC），然后攻擊這些目標并將自身拷貝到這些新的 PLC 中，而
且目標 PLC 上運行原主程序不會發生任何改變。這些 PLC 目標一旦感染該蠕蟲后會再次進行掃描感染。我們將分析蠕蟲對目標的影響以及提出可能的緩解技術。
1. 介紹
IT 系統在當今工業生產發展至關重要的一部分。 可以說，沒有現代化的通信網絡，就不可能有現代化的工業生產。然而不幸的是，正由于工業系統對當今 IT 系統和通信網絡的依賴，使得用戶也暴露于被攻擊的危險之中，而這早已是 IT 界久知的問題。IT 攻擊可能對工業系統造成多種傷害。比如他們可以造成工業生產的中斷以及高額的經濟損失，與此同時還可能對生活環境以及生命健康造成負面影響。其攻擊的威力在 STUXNET 蠕蟲上得到了充分的展示。西門子的可編程控制器(PLC)受到惡意篡改以阻礙伊朗核燃料鈾濃縮。通過利用微軟操作系統漏洞，該蠕蟲感染進入到鈾濃縮工廠的電腦當中，PLC 的軟件被惡意篡改以摧毀鈾濃縮離心機。該蠕蟲需要一臺 PC 電腦來進行傳播并且通過 PC 電腦來攻擊 PLC。這篇文章將將闡述一種可以在 PLC 之間傳播的蠕蟲。不需要任何 PC 電腦。蠕蟲可能通過一個已經被感染過的 PLC 而被引入到工業工廠中，蠕蟲接下來便會通過自我復制來感染到其他 PLC 中，并且在修改目標 PLC 并執行感染時添加到 PLC 用戶程序中…。這篇文章描述的蠕蟲是基于西門子 SIMATIC S7-1200v3，該蠕蟲通過結構化文本（ST）編寫而成，該語言是一種用于開發 PLC 軟件的編程語言。
2. 相關工作
2015 年在美國 BlackHat 大會上，Klick 公司展示了一款在 PLC 上運行的惡意軟件。他們使用PLC 的一個通信特征實現了代理服務。我們將用同樣的通信特性來實現了一個可以傳送一個蠕蟲程序的協議。通過使用該協議，該蠕蟲可以從一個 PLC 直接傳到另一個 PLC 中。這個蠕蟲不需要更多系統去支持。我們沒有用更加聞名的 SIMATIC S7-300，取而代之的是，我們的工作成果基于新的 S7-1200v3。PLC 使用的協議也與舊版不同。該文章也將會介紹這種新型的協議。
3. PLC 體系結構
PLC 使用簡單系統結構構建而成。他們基于*處理器（CPU）模塊，加上數字輸入和輸出的模塊組成。CPU 處理 PLC 操作系統以及運行用戶程序。此外 CPU 還負責與其他設備通訊以及管理過程圖（Process image）。
過程圖（Process image）儲存著所有的輸入和輸出的狀態。用戶程序不能直接操作物理的輸入輸出，而是通過操作過程圖像而實現的。用戶程序的運行是一個循環。每次循環的起始和結束的時候，CPU 會刷新過程圖像。循環上限指的是循環時間。如果（一個循環運行的時間）超過循環上*，PLC 會停止用戶程序運行并拋出一個異常。
Figure 1. Zyklus eines PLCs
用戶程序通過POU（程序組織單元）構造而成。這些單元（程序組織單元）包含了控制PLC的使用說明，因而可控制工業生產。SIMATIC S7-1200支持以下的POU：
Organisation block (OB): 用戶程序主入口
Data block (DB): 全局存儲器
Function (FC): 功能
Function block (FB): 有穩固局部儲存器的功能
此外有幾個西門子提供的給用戶自定義的POU功能也可找到。這篇文章運用了系統POU TCON和TDISCON。使用這些POU，PLC可以初始化或者銷毀任意系統的TCP連接。也可以通過TRCV和TSEND來接收和發送緩沖區數據。
4. 電腦蠕蟲
電腦蠕蟲從1988年就已經出現并且是惡意軟件中有名的一種。蠕蟲多種但都基本架構相同。所有的蠕蟲攻擊都可以歸為一下幾個階段：可能目標的搜索，感染目標，在目標上執行，添加惡意功能。在PLC上蠕蟲也同樣支持這些工功能。這篇文章將展示每個必須組件的實現方法。
5. 在 S7 1200 上實現一個蠕蟲
5.1 體系結構
這個蠕蟲的編寫與其他限制性蠕蟲軟件一樣。在開發過程中，必須滿足特定的PLC的限制條件，尤其是循環上限。蠕蟲每幾微秒就必須中斷其執行，并在接下來的每次循環中能夠繼續執行。為了滿足這個要求，我們通過狀態機來設計該蠕蟲。當前的狀態被存在全局變量里面，在每次循環開始開始時，蠕蟲的相關代碼將會被調用。所以永遠不會超過循環上限的時間。
如圖2中所展示的步驟，蠕蟲首先初始化一個連接來連接可能目標。一旦建立了連接，蠕蟲會檢測目標是否已經被感染，如果沒有感染，蠕蟲將暫停目標機上的用戶主程序的執行，使其能夠傳輸自己的代碼。用戶程序暫停后蠕蟲將自己復制到目標PLC上，完成后啟動目標PLC，接下來蠕蟲再測試下一個可能的目標。
Figure 2. Execution sequence of the worm
5.2 目標偵查
蠕蟲先掃描可能的目標，西門子的PLC可以通過102/tcp端口來識別。這個端口僅僅能夠被外部防火墻關閉，并且其他普通的服務不會使用這個端口。
S7-1200用POU TCON管理TCP連接。這個POU的的用法在圖3的第3行進行了展示。任意一個IP地址和端口在第9行代碼中被傳遞。一旦POU被調用，PLC會試圖建立連接，并且這兩者是異步發生的。在之后的循環當中會對當前的連接狀態進行驗證。返回值DONE(Zeile 5)信號表示該連接是否被建立，如果為true，繼續感染。如果IP地址和端口無法找到是不會有錯誤提示的。蠕蟲需要在每次循環中通過遞增計數器來檢測超時。
G110西門子0.12KW變頻器6SL3211-0KB11-2BB1