[論文レビュー] An Implementation of SCADA Network Security Testbed

Liao Zhang|arXiv (Cornell University)|Jan 19, 2017

Network Security and Intrusion Detection参考文献 4被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、産業制御システムのセキュリティ研究を目的として、Modbusプロトコルの脆弱性に焦点を当てたソフトウェアエミュレーテッドSCADAネットワークのテストベッドを提示する。シミュレーテッドタンクシステムを用いて、攻撃および防御ツールキットを統合し、サイバー侵入をエミュレートし、攻撃者の行動データを収集する。本研究は、制御された環境でSCADAセキュリティ防御をテストする実用的なプラットフォームを示している。

ABSTRACT

The security of industrial network has become an increasing concern in industry infrastructure operation. Motivated by on-going collaborations with Fortinet Corp., a security company, this project implements a testbed for supervisory control and data acquisition (SCADA) network security research by software emulation. Concepts about SCADA and Modbus protocol are reviewed in the report. Besides Modbus, vulnerabilities about several other industrial protocols are also studied for this project. In this report, a typical tank system following Modbus protocol is built as a testbed. Both attack and defense toolkits are introduced to emulate the attack and protection of the Modbus network. The emulation platform is also capable of entrapping hackers and gathering their activity data.

研究の動機と目的

• セキュリティ脅威と防御を研究するための再現可能でソフトウェアベースのテストベッドを開発すること。
• 代表的なシステムとしてModbus対応タンクシステムを用いて、現実の産業制御シナリオをシミュレートすること。
• アクティブな脅威エミュレーションとデータ収集を可能にするために、攻撃および防御ツールキットを統合すること。
• 研究者が制御された隔離環境でハッカーの行動を観察および分析できるようにすること。
• 産業パートナーとの連携を通じて、産業プロトコルの脆弱性の同定と緩和を支援すること。

提案手法

• テストベッドは、SCADAネットワーク環境を再現するためにソフトウェアエミュレーションを用いて実装される。
• 装置間の通信にModbusプロトコルを用いた、典型的な産業用タンクシステムがモデル化される。
• 攻撃ツールキットが導入され、Modbus通信を標的とした一般的なサイバー脅威をエミュレートする。
• 攻撃の検知と対応を可能にする防御メカニズムが統合される。
• 侵入からの詳細な活動データをログ記録し、フォレンジック分析に供する。
• 攻撃者を誘き込む設計がなされ、研究目的で行動データを収集する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サイバーセキュリティ研究のための現実的なSCADAネットワーク環境をどのようにエミュレートできるか？
• RQ2 どのような種類の攻撃が、Modbusベースの産業制御システムで効果的にシミュレート可能か？
• RQ3 統合された防御メカニズムは、シミュレートされたサイバー侵入を検知し、緩和するのにどの程度効果的か？
• RQ4 制御されたテストベッド環境で攻撃者からどのような行動パターンを捉えることができるか？
• RQ5 産業パートナーとの連携は、SCADAセキュリティテストの現実性と関連性をどのように高めるか？

主な発見

• ソフトウェアを用いたエミュレーションにより、機能的なSCADAネットワークが成功裏に再現され、繰り返し可能なセキュリティ実験が可能となった。
• シミュレートされた攻撃を通じて、一般的なModbusプロトコルの脆弱性が成功裏に実証された。
• プラットフォームは攻撃者の行動を効果的に記録・ログ化し、分析に役立つ貴重なデータを提供した。
• 統合された防御メカニズムは、複数の攻撃シナリオを検知し、対応することができた。
• Fortinet Corp.との連携により、テストベッド設計の現実性と実用的関連性が向上した。
• 本システムは、産業制御システムセキュリティ分野における訓練、テスト、研究のための制御された環境として効果的であることが実証された。