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10 jul 19 Hacking lab sobre Modbus TCP. Proceso de intrusión en el sistema

Esta entrada es la parte 3 de 3 de la serie Hacking Lab Modbus TCP

El tercer capítulo de esta serie describe el proceso a seguir para lograr una intrusión en el sistema. Para realizar este proceso, se han seguido los pasos descritos en la metodología de hacking ético desarrollados por el Centro de Ciberseguridad Industrial. En concreto, las fases realizadas son las siguientes:

Fase de Reconocimiento

La fase de reconocimiento consistió en determinar qué equipo de la red de sistema escuchaba tráfico MODBUS. Para ello, se hizo uso de ZenMap, interfaz gráfica para NMAP. Se realizó un escaneo a la red entre los puertos 1 y 2000, para el segmento 192.168.0.0/24, determinándose que el equipo con IP 192.168.0.39 escuchaba en el puerto 1502/TCP. Ninguno de los demás equipos descubiertos en la red escuchaba en dicho puerto.

Resultado del comando NMAP ejecutado en Zenmap

Resultado del comando NMAP ejecutado en Zenmap

Comando ejecutado: nmap -p 1-2000 -T4 -A -v 192.168.0.0/24

El resultado de nmap para dicho servidor fue el siguiente:

Initiating SYN Stealth Scan at 23:24
Scanning 192.168.0.39 [1 port]
Discovered open port 1502/tcp on 192.168.0.39
Completed SYN Stealth Scan at 23:24, 0.30s elapsed (1 total ports)
Initiating Service scan at 23:24
Scanning 1 service on 192.168.0.39
Completed Service scan at 23:25, 68.99s elapsed (1 service on 1 host)
Initiating OS detection (try #1) against 192.168.0.39
WARNING: RST from 192.168.0.39 port 1502 -- is this port really open?
WARNING: RST from 192.168.0.39 port 1502 -- is this port really open?
WARNING: RST from 192.168.0.39 port 1502 -- is this port really open?
WARNING: RST from 192.168.0.39 port 1502 -- is this port really open?
WARNING: RST from 192.168.0.39 port 1502 -- is this port really open?
WARNING: RST from 192.168.0.39 port 1502 -- is this port really open?
NSE: Script scanning 192.168.0.39.
Initiating NSE at 23:25
Completed NSE at 23:25, 0.04s elapsed
Initiating NSE at 23:25
Completed NSE at 23:25, 0.04s elapsed
Nmap scan report for 192.168.0.39
Host is up (0.00023s latency).
PORT STATE SERVICE VERSION
1502/tcp open shivadiscovery?
Warning: OSScan results may be unreliable because we could not find at least 1 open and 1 closed port
Device type: general purpose
Running: Linux 2.4.X
OS CPE: cpe:/o:linux:linux_kernel:2.4.21
OS details: Linux 2.4.21
Network Distance: 0 hops

Se puede apreciar cómo se ha encontrado abierto el puerto 1502/tcp en el elemento de red 192.168.0.39, que según nuestro diagrama, corresponder al PLC simulado que recibe los comandos para encender y apagar las luces.

Fase de escaneo

Una vez determinado el equipo que actúa como PLC recibiendo comunicaciones Modbus, se utilizó la herramienta modbus-cli disponible en Kali con el fin de intentar determinar las bobinas que controlaban el sistema de iluminación. Se hizo una lectura de las 20 primeras direcciones de memoria del PLC identificado. Tras sucesivas pruebas, se pudo determinar que los valores que variaban eran las relativas a las direcciones de memoria 2 a 4:

Resultados de los escaneos con modbus-cli

Resultados de los escaneos con modbus-cli

De acuerdo a la especificación del protocolo Modbus, los primeros 9999 registros de memoria corresponden a bobinas con valores TRUE o FALSE (1 o 0):

Tipos de registros de memoria en función de su dirección

Tipos de registros de memoria en función de su dirección

Una vez determinados estos valores, pudo pasarse a la siguiente fase del ataque.

Fase de ganado de acceso
En el caso de protocolo Modbus, al ser un protocolo que no tuvo en cuenta en su fase de desarrollo ninguna medida en especial de seguridad, es tremendamente sencillo acceder al sistema para realizar cambios. Se trata tan sólo de inyectar los valores correspondientes mediante las oportunas señales de control, ya que no se hace verificación alguna de origen, identidad, permisos, ni se realiza autenticación alguna. En este caso, basta con ejecutar el mismo modbus-cli en modo escritura para alterar los valores registrados en el PLC:

# modbus write -p 1502 192.168.0.39 2 0 0 0

Sucesivos comandos de cambio de estado

Sucesivos comandos de cambio de estado

Estado final del sistema de iluminación

Estado final del sistema de iluminación

El resultado de dichos comandos fue, en primer lugar, el apagado completo de la iluminación, y posteriormente, el encendido de la iluminación en verde, controlada por la bobina 3. Estos cambios se vieron reflejados en la interfaz HMI del sistema, por lo que un operador podría haber determinado la existencia de un comportamiento anómalo del sistema.

Interfaz HMI reflejando el cambio de estado

Interfaz HMI reflejando el cambio de estado

Sin embargo, no es tan sencillo introducir valores fuera de rango. Al intentar inyectar valores distintos de 0 o 1 en las bobinas, la herramienta devolvió un mensaje de error, y no se alteró el funcionamiento del sistema:

root@raspberrypi:/home/pi# modbus write -p 1502 192.168.0.39 2 10 10 10
ERROR: parameter 'VALUES ...': Value should be in the range 0..1

See: 'modbus write --help'

En lo referente a las dos últimas fases (Mantener Accesso y Borrar Huellas) excedía el ámbito de lo buscado en este piloto, por lo que no se han desarrollado de manera explícita.

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