《modbus+tcp安全協(xié)議規(guī)范gbt+41868-2022》詳細(xì)解讀

《modbustcp安全協(xié)議規(guī)范gb/t41868-2022》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4縮略語5規(guī)范性陳述6概述6.1mbap概述6.2mbaps概述contents目錄6.3傳輸層安全性概述7服務(wù)定義8協(xié)議規(guī)范8.1TLS協(xié)議8.2TLS握手8.3密碼套件選擇8.4mbaps基于角色的客戶端授權(quán)9系統(tǒng)依賴性10TLS要求contents目錄10.1TLS版本10.2TLSv1.2密碼選擇10.3TLS分片10.4TLS壓縮10.5TLS會話重新協(xié)商附錄A(規(guī)范性)mbaps數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)011范圍規(guī)定了ModbusTCP安全協(xié)議的基本框架和要求。描述了ModbusTCP通信中的安全機(jī)制，包括認(rèn)證、授權(quán)和加密。適用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的ModbusTCP通信安全管理和技術(shù)要求。1范圍022規(guī)范性引用文件03提供了與其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的銜接點(diǎn)，便于讀者查找和參考。01GB/TXXXX-XXXX：詳細(xì)說明了本規(guī)范中涉及的基礎(chǔ)概念、術(shù)語和定義，為理解本協(xié)議提供必要的背景知識。02確保讀者在對協(xié)議細(xì)節(jié)進(jìn)行深入探討之前，能夠建立起統(tǒng)一的認(rèn)識框架。2規(guī)范性引用文件033術(shù)語和定義ModbusTCP一種基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議，用于工業(yè)自動化領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。安全協(xié)議為確保通信過程中數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和可用性而制定的一系列規(guī)則和方法。規(guī)范對某一事物或過程所做的統(tǒng)一規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)，以確保其質(zhì)量、性能等達(dá)到預(yù)期要求。3術(shù)語和定義044縮略語ModbusTCP一種基于TCP/IP的通信協(xié)議，用于工業(yè)自動化系統(tǒng)中設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。GB/T國家標(biāo)準(zhǔn)推薦，指國家標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，供各行各業(yè)參照執(zhí)行。規(guī)范對某一事物或過程所做的統(tǒng)一規(guī)定或要求，本規(guī)范特指ModbusTCP安全協(xié)議的相關(guān)要求。4縮略語055規(guī)范性陳述規(guī)范了ModbusTCP協(xié)議中使用的術(shù)語和定義，包括但不限于“從站”、“主站”、“事務(wù)”等，確保各方對協(xié)議理解的一致性。對一些易混淆的術(shù)語進(jìn)行了澄清和說明，如“功能碼”與“異常碼”的區(qū)別和聯(lián)系。提供了術(shù)語的英文名稱和中文名稱對照，便于國際交流和國內(nèi)使用。5規(guī)范性陳述066概述目標(biāo)明確ModbusTCP安全協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)，提高工業(yè)控制系統(tǒng)通信安全性。范圍規(guī)定本協(xié)議適用于ModbusTCP通信的工業(yè)控制系統(tǒng)，包括但不限于PLC、DCS等。6概述076.1mbap概述

6.1mbap概述封裝MODBUS信息MBAP（ModbusTCPApplicationProtocol）是ModbusTCP協(xié)議中的應(yīng)用層協(xié)議，用于封裝MODBUS信息，以便在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。確定傳輸方式MBAP協(xié)議規(guī)定了MODBUS信息的傳輸方式，包括請求/響應(yīng)模式、廣播模式等，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。確保數(shù)據(jù)完整性MBAP協(xié)議通過校驗(yàn)和機(jī)制確保數(shù)據(jù)的完整性，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被篡改或損壞。086.2mbaps概述MBAPS（ModbusApplicationProtocolSecure）是基于ModbusTCP協(xié)議的安全擴(kuò)展，用于提供端到端的安全通信。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，ModbusTCP協(xié)議得到了廣泛應(yīng)用，但同時(shí)也面臨著越來越多的安全威脅，MBAPS的出現(xiàn)旨在解決這些問題。定義背景6.2mbaps概述096.3傳輸層安全性概述123采用TLS或SSL等加密技術(shù)，確保ModbusTCP通信在傳輸過程中的保密性，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。加密措施通過校驗(yàn)和或其他完整性驗(yàn)證機(jī)制，確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在傳輸過程中未被篡改或損壞。完整性校驗(yàn)使用數(shù)字證書對通信雙方進(jìn)行身份驗(yàn)證，確保只有合法的設(shè)備才能建立連接并進(jìn)行通信。身份驗(yàn)證6.3傳輸層安全性概述107服務(wù)定義詳細(xì)闡述了ModbusTCP協(xié)議中各類服務(wù)的定義，包括讀取、寫入、診斷等。服務(wù)類型與功能規(guī)定了不同服務(wù)類型的訪問權(quán)限，確保數(shù)據(jù)的安全性與完整性。服務(wù)訪問權(quán)限描述了服務(wù)請求的響應(yīng)過程，包括正常響應(yīng)與異常處理。服務(wù)響應(yīng)機(jī)制7服務(wù)定義118協(xié)議規(guī)范包括報(bào)文頭、功能碼、數(shù)據(jù)域和校驗(yàn)碼等組成部分，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蜏?zhǔn)確性。協(xié)議幀結(jié)構(gòu)格式要求字節(jié)順序與對齊遵循特定的數(shù)據(jù)格式和編碼規(guī)則，以便不同設(shè)備之間能夠進(jìn)行正確的解析和交互。明確字節(jié)的傳輸順序（大端或小端），以及數(shù)據(jù)域的對齊方式，確保數(shù)據(jù)的一致性和可讀性。0302018協(xié)議規(guī)范128.1TLS協(xié)議發(fā)展歷程TLS協(xié)議是SSL（安全套接層）協(xié)議的繼承者，提供了更高的安全性和更完善的加密機(jī)制。應(yīng)用范圍TLS協(xié)議廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)通信中，包括網(wǎng)頁瀏覽、電子郵件、即時(shí)通信等。定義與作用TLS（傳輸層安全協(xié)議）是提供通信安全的協(xié)議，通過在不安全網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建安全通道，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性和完整性。8.1TLS協(xié)議138.2TLS握手密鑰交換在握手過程中，服務(wù)器會向客戶端提供證書，以驗(yàn)證其身份的合法性?？蛻舳艘部梢赃x擇對服務(wù)器進(jìn)行身份驗(yàn)證。身份驗(yàn)證加密方式協(xié)商TLS握手還涉及雙方協(xié)商加密套件和壓縮方法，以確保通信過程中的安全性和效率。TLS握手開始時(shí)，客戶端和服務(wù)器通過交換一系列加密參數(shù)，生成共享的會話密鑰。8.2TLS握手148.3密碼套件選擇安全性考慮01在選擇密碼套件時(shí)，應(yīng)充分考慮其安全性，包括加密算法的強(qiáng)度、密鑰管理的復(fù)雜性等因素，確保所選套件能夠滿足系統(tǒng)的安全需求。性能與兼容性02除了安全性，密碼套件的選擇還需考慮其性能和兼容性。應(yīng)選擇運(yùn)算效率高、資源消耗低的套件，同時(shí)確保與現(xiàn)有系統(tǒng)的良好兼容，降低部署成本。標(biāo)準(zhǔn)化與合規(guī)性03所選密碼套件應(yīng)符合國家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T32907等，并通過合規(guī)性檢測，以確保其合法使用及受到法律保護(hù)。8.3密碼套件選擇158.4mbaps基于角色的客戶端授權(quán)最小權(quán)限原則僅授予客戶端完成任務(wù)所需的最小權(quán)限，避免過度授權(quán)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。角色分離原則將不同職責(zé)和權(quán)限劃分為不同的角色，實(shí)現(xiàn)權(quán)限的分離與制衡。按需授權(quán)原則根據(jù)客戶端的實(shí)際需求進(jìn)行授權(quán)，確保權(quán)限的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。8.4mbaps基于角色的客戶端授權(quán)169系統(tǒng)依賴性需要高性能的服務(wù)器設(shè)備，以確保數(shù)據(jù)處理能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性。服務(wù)器端硬件設(shè)備客戶端的硬件設(shè)備要求相對較低，但仍需滿足基本的計(jì)算和通信能力?？蛻舳擞布O(shè)備必須配備可靠的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備9系統(tǒng)依賴性1710TLS要求應(yīng)使用安全性較高的TLS版本，如TLS1.2或TLS1.3，以確保通信安全。應(yīng)選擇經(jīng)過驗(yàn)證的、安全的加密套件，包括對稱加密算法、非對稱加密算法和哈希算法等，以提供足夠的機(jī)密性、完整性和認(rèn)證性。10TLS要求加密套件要求TLS版本選擇1810.1TLS版本010203TLS1.2TLS1.2是當(dāng)前廣泛使用的安全傳輸層協(xié)議版本之一。它提供了強(qiáng)大的加密和身份驗(yàn)證功能，確保ModbusTCP通信的機(jī)密性、完整性和真實(shí)性。TLS1.2通過使用安全的加密算法和協(xié)議，保護(hù)數(shù)據(jù)免受中間人攻擊和竊聽。禁止SSLv2和SSLv3由于SSLv2和SSLv3存在多個(gè)已知的安全漏洞，因此《ModbusTCP安全協(xié)議規(guī)范GB/T41868-2022》明確禁止使用這些版本。這有助于確保系統(tǒng)的安全性，防止?jié)撛诘墓粽呃眠@些漏洞進(jìn)行惡意活動。推薦的TLS版本為確保ModbusTCP通信的最高安全性，規(guī)范推薦使用TLS1.2或更高版本。這些版本在安全性、性能和兼容性方面經(jīng)過了廣泛驗(yàn)證，為工業(yè)控制系統(tǒng)提供了可靠的安全保障。10.1TLS版本1910.2TLSv1.2密碼選擇必須支持雙向認(rèn)證即客戶端和服務(wù)器都需要驗(yàn)證對方的身份，確保通信的安全性。應(yīng)支持安全的加密算法如AES等對稱加密算法，以及RSA等非對稱加密算法，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性和完整性。避免使用已被認(rèn)為不安全的密碼套件如RC4等已被證明存在安全漏洞的加密算法。10.2TLSv1.2密碼選擇2010.3TLS分片10.3TLS分片分片定義TLS分片是指將TLS協(xié)議數(shù)據(jù)分割成較小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傳輸。分片目的分片可提高數(shù)據(jù)傳輸效率，并適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和設(shè)備性能需求。分片應(yīng)用TLS分片廣泛應(yīng)用于ModbusTCP通信中，確保數(shù)據(jù)的安全與完整。2110.4TLS壓縮選擇已被廣泛驗(yàn)證和認(rèn)可的壓縮算法，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。安全性考慮在滿足安全性的前提下，選擇具有較高壓縮率的算法，以減少傳輸時(shí)間和帶寬占用。效率要求確保所選壓縮算法與ModbusTCP協(xié)議棧其他部分的兼容性，避免因壓縮導(dǎo)致的通信故障。兼容性10.4TLS壓縮2210.5TLS會話重新協(xié)商數(shù)據(jù)傳輸中斷當(dāng)ModbusTCP連接中的數(shù)據(jù)傳輸被中斷時(shí)，需要進(jìn)行TLS會話的重新協(xié)商，以確保連接的安全性和數(shù)據(jù)的完整性。密鑰更新需求為了增強(qiáng)安全性，定期或根據(jù)特定的安全策略，可能需要更新TLS會話的密鑰，此時(shí)也需要進(jìn)行會話的重新協(xié)商。終端能力與策略變化當(dāng)ModbusTCP通信的終端設(shè)備能力或安全策略發(fā)生變化時(shí)，例如設(shè)備升級后支持更高級別的加密算法，需要通過重新協(xié)商來應(yīng)用這些變化。10.5TLS會話重新協(xié)商23附錄A(規(guī)范性)mbaps數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)