Modbus Protocol

Introduction to Modbus Protocol

Modbus 프로토콜은 산업 자동화 및 제어 시스템에서 널리 사용되는 프로토콜입니다. Modbus는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 센서, 액추에이터 및 기타 산업 장치와 같은 다양한 장치 간의 통신을 허용합니다. Modbus 프로토콜을 이해하는 것은 ICS에서 가장 많이 사용되는 통신 프로토콜이며, 스니핑 및 PLC에 명령을 주입할 수 있는 많은 잠재적 공격 표면이 있기 때문에 필수적입니다.

여기서는 프로토콜의 맥락과 작동 방식을 제공하는 개념이 포인트별로 설명됩니다. ICS 시스템 보안의 가장 큰 도전 과제는 구현 및 업그레이드 비용입니다. 이러한 프로토콜과 표준은 80년대와 90년대 초반에 설계되었으며 여전히 널리 사용되고 있습니다. 산업에는 많은 장치와 연결이 있기 때문에 장치를 업그레이드하는 것이 매우 어렵고, 이는 해커에게 구식 프로토콜을 다룰 수 있는 우위를 제공합니다. Modbus에 대한 공격은 업그레이드 없이 사용될 것이기 때문에 사실상 피할 수 없는 상황입니다. 이는 산업에 필수적입니다.

The Client-Server Architecture

Modbus 프로토콜은 일반적으로 클라이언트-서버 아키텍처에서 사용되며, 여기서 마스터 장치(클라이언트)가 하나 이상의 슬레이브 장치(서버)와 통신을 시작합니다. 이는 마스터-슬레이브 아키텍처라고도 하며, SPI, I2C 등과 함께 전자기기 및 IoT에서 널리 사용됩니다.

Serial and Etherent Versions

Modbus 프로토콜은 직렬 통신과 이더넷 통신 모두를 위해 설계되었습니다. 직렬 통신은 레거시 시스템에서 널리 사용되는 반면, 현대 장치는 이더넷을 지원하여 높은 데이터 전송 속도를 제공하며 현대 산업 네트워크에 더 적합합니다.

Data Representation

Modbus 프로토콜에서 데이터는 ASCII 또는 이진 형식으로 전송되며, 이진 형식은 구형 장치와의 호환성 때문에 사용됩니다.

Function Codes

ModBus 프로토콜은 PLC 및 다양한 제어 장치를 작동시키는 데 사용되는 특정 기능 코드를 전송하여 작동합니다. 이 부분은 기능 코드를 재전송하여 재생 공격을 수행할 수 있기 때문에 이해하는 것이 중요합니다. 레거시 장치는 데이터 전송에 대한 암호화를 지원하지 않으며, 일반적으로 긴 전선으로 연결되어 있어 이러한 전선의 변조 및 데이터 캡처/주입이 발생할 수 있습니다.

Addressing of Modbus

네트워크의 각 장치는 통신에 필수적인 고유 주소를 가지고 있습니다. Modbus RTU, Modbus TCP 등과 같은 프로토콜이 주소 지정을 구현하는 데 사용되며, 데이터 전송을 위한 전송 계층 역할을 합니다. 전송되는 데이터는 메시지를 포함하는 Modbus 프로토콜 형식입니다.

또한, Modbus는 전송된 데이터의 무결성을 보장하기 위해 오류 검사를 구현합니다. 그러나 가장 중요한 것은 Modbus가 오픈 표준이라는 점이며, 누구나 자신의 장치에 이를 구현할 수 있습니다. 이로 인해 이 프로토콜은 글로벌 표준으로 자리 잡았으며, 산업 자동화 산업에서 널리 퍼져 있습니다.

대규모 사용과 업그레이드 부족으로 인해 Modbus를 공격하는 것은 상당한 이점을 제공합니다. ICS는 장치 간의 통신에 크게 의존하며, 이들에 대한 공격은 산업 시스템의 운영에 위험할 수 있습니다. 재생 공격, 데이터 주입, 데이터 스니핑 및 유출, 서비스 거부, 데이터 위조 등의 공격이 공격자가 전송 매체를 식별할 경우 수행될 수 있습니다.