基于共享内存摆渡的Modbus/TCP安全通信与过滤方法

“一种基于共享内存摆渡的Modbus/TCP安全通信方法”是关于工业控制系统（ICS）安全的一篇学术论文，主要探讨了Modbus/TCP协议在安全通信中的问题及解决方案。该文作者提出了一个结合物理摆渡隔离和逻辑协议过滤技术的创新方法，以提高Modbus/TCP在工业环境下的安全性能。 Modbus/TCP是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，但它存在一些安全隐患，如报文未加密、缺乏认证机制、无法防御重放攻击以及无授权访问控制。针对这些问题，作者设计了一个Modbus/TCP信息安全防护模型，并基于此模型构建了一个安全防护系统。该系统包括四个主要模块： 1. 密码模块：负责提供安全的身份验证机制，可能包括加密算法和密钥管理，确保只有授权的设备能够参与通信。 2. 站间认证模块：用于验证通信双方的身份，防止未经授权的设备接入网络或冒充其他设备，增加网络的安全性。 3. 防重放模块：通过序列号或其他时间戳机制防止重放攻击，即拦截并重新发送数据包以干扰或欺骗系统的行为。 4. 授权访问控制模块：实施严格的访问控制策略，确保只有被允许的操作才能执行，防止非法访问或恶意操作。 论文提出了一种基于共享内存的Xen虚拟机间通信方式，以实现ICS控制网和现场网的物理隔离。这种共享内存摆渡机制可以避免底层协议攻击，同时，通过无路由的方式，降低了攻击面。此外，为了增强应用层的安全性，论文还提出了深度包过滤策略，对Modbus/TCP通信中的行为和连接特征进行分析，从而过滤潜在的威胁。 实验结果显示，该方法能够有效地对Modbus/TCP协议数据进行安全过滤，数据交换读写带宽分别达到56.54MB/s和57.1MB/s，证明了其在保持高通信效率的同时，也能满足工业控制网络的安全需求。作者指出，这种方法的创新之处在于结合了虚拟化技术和流量特征过滤策略，目前尚未有其他公开文献报道过类似的安全通信方法。 关键词：安全通信、工业控制系统安全、共享内存摆渡、Modbus/TCP深度包检测 这篇文章的研究对于提高工控系统的安全性具有重要意义，尤其是在当前网络安全威胁日益严重的情况下，提供了一种实用且高效的安全通信解决方案。