《modbus+tcp安全协议规范gbt+41868-2022》详细解读

《modbustcp安全协议规范gb/t41868-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4缩略语5规范性陈述6概述6.1mbap概述6.2mbaps概述contents目录6.3传输层安全性概述7服务定义8协议规范8.1TLS协议8.2TLS握手8.3密码套件选择8.4mbaps基于角色的客户端授权9系统依赖性10TLS要求contents目录10.1TLS版本10.2TLSv1.2密码选择10.3TLS分片10.4TLS压缩10.5TLS会话重新协商附录A(规范性)mbaps数据包结构参考文献011范围规定了ModbusTCP安全协议的基本框架和要求。描述了ModbusTCP通信中的安全机制，包括认证、授权和加密。适用于工业控制系统中的ModbusTCP通信安全管理和技术要求。1范围022规范性引用文件03提供了与其他相关标准或规范的衔接点，便于读者查找和参考。01GB/TXXXX-XXXX：详细说明了本规范中涉及的基础概念、术语和定义，为理解本协议提供必要的背景知识。02确保读者在对协议细节进行深入探讨之前，能够建立起统一的认识框架。2规范性引用文件033术语和定义ModbusTCP一种基于以太网的通信协议，用于工业自动化领域，实现设备之间的数据交换。安全协议为确保通信过程中数据的机密性、完整性和可用性而制定的一系列规则和方法。规范对某一事物或过程所做的统一规定或标准，以确保其质量、性能等达到预期要求。3术语和定义044缩略语ModbusTCP一种基于TCP/IP的通信协议，用于工业自动化系统中设备之间的数据交换。GB/T国家标准推荐，指国家标准化技术委员会发布的标准，供各行各业参照执行。规范对某一事物或过程所做的统一规定或要求，本规范特指ModbusTCP安全协议的相关要求。4缩略语055规范性陈述规范了ModbusTCP协议中使用的术语和定义，包括但不限于“从站”、“主站”、“事务”等，确保各方对协议理解的一致性。对一些易混淆的术语进行了澄清和说明，如“功能码”与“异常码”的区别和联系。提供了术语的英文名称和中文名称对照，便于国际交流和国内使用。5规范性陈述066概述目标明确ModbusTCP安全协议的设计目标，提高工业控制系统通信安全性。范围规定本协议适用于ModbusTCP通信的工业控制系统，包括但不限于PLC、DCS等。6概述076.1mbap概述

6.1mbap概述封装MODBUS信息MBAP（ModbusTCPApplicationProtocol）是ModbusTCP协议中的应用层协议，用于封装MODBUS信息，以便在网络上传输。确定传输方式MBAP协议规定了MODBUS信息的传输方式，包括请求/响应模式、广播模式等，以满足不同应用场景的需求。确保数据完整性MBAP协议通过校验和机制确保数据的完整性，防止数据在传输过程中被篡改或损坏。086.2mbaps概述MBAPS（ModbusApplicationProtocolSecure）是基于ModbusTCP协议的安全扩展，用于提供端到端的安全通信。随着工业自动化的发展，ModbusTCP协议得到了广泛应用，但同时也面临着越来越多的安全威胁，MBAPS的出现旨在解决这些问题。定义背景6.2mbaps概述096.3传输层安全性概述123采用TLS或SSL等加密技术，确保ModbusTCP通信在传输过程中的保密性，防止数据被窃取或篡改。加密措施通过校验和或其他完整性验证机制，确保传输的数据在传输过程中未被篡改或损坏。完整性校验使用数字证书对通信双方进行身份验证，确保只有合法的设备才能建立连接并进行通信。身份验证6.3传输层安全性概述107服务定义详细阐述了ModbusTCP协议中各类服务的定义，包括读取、写入、诊断等。服务类型与功能规定了不同服务类型的访问权限，确保数据的安全性与完整性。服务访问权限描述了服务请求的响应过程，包括正常响应与异常处理。服务响应机制7服务定义118协议规范包括报文头、功能码、数据域和校验码等组成部分，确保数据传输的完整性和准确性。协议帧结构格式要求字节顺序与对齐遵循特定的数据格式和编码规则，以便不同设备之间能够进行正确的解析和交互。明确字节的传输顺序（大端或小端），以及数据域的对齐方式，确保数据的一致性和可读性。0302018协议规范128.1TLS协议发展历程TLS协议是SSL（安全套接层）协议的继承者，提供了更高的安全性和更完善的加密机制。应用范围TLS协议广泛应用于互联网通信中，包括网页浏览、电子邮件、即时通信等。定义与作用TLS（传输层安全协议）是提供通信安全的协议，通过在不安全网络上创建安全通道，确保数据传输的机密性和完整性。8.1TLS协议138.2TLS握手密钥交换在握手过程中，服务器会向客户端提供证书，以验证其身份的合法性。客户端也可以选择对服务器进行身份验证。身份验证加密方式协商TLS握手还涉及双方协商加密套件和压缩方法，以确保通信过程中的安全性和效率。TLS握手开始时，客户端和服务器通过交换一系列加密参数，生成共享的会话密钥。8.2TLS握手148.3密码套件选择安全性考虑01在选择密码套件时，应充分考虑其安全性，包括加密算法的强度、密钥管理的复杂性等因素，确保所选套件能够满足系统的安全需求。性能与兼容性02除了安全性，密码套件的选择还需考虑其性能和兼容性。应选择运算效率高、资源消耗低的套件，同时确保与现有系统的良好兼容，降低部署成本。标准化与合规性03所选密码套件应符合国家及行业相关标准，如GB/T32907等，并通过合规性检测，以确保其合法使用及受到法律保护。8.3密码套件选择158.4mbaps基于角色的客户端授权最小权限原则仅授予客户端完成任务所需的最小权限，避免过度授权带来的安全风险。角色分离原则将不同职责和权限划分为不同的角色，实现权限的分离与制衡。按需授权原则根据客户端的实际需求进行授权，确保权限的及时性和准确性。8.4mbaps基于角色的客户端授权169系统依赖性需要高性能的服务器设备，以确保数据处理能力和系统稳定性。服务器端硬件设备客户端的硬件设备要求相对较低，但仍需满足基本的计算和通信能力。客户端硬件设备必须配备可靠的网络设备，以确保数据传输的稳定性和安全性。网络设备9系统依赖性1710TLS要求应使用安全性较高的TLS版本，如TLS1.2或TLS1.3，以确保通信安全。应选择经过验证的、安全的加密套件，包括对称加密算法、非对称加密算法和哈希算法等，以提供足够的机密性、完整性和认证性。10TLS要求加密套件要求TLS版本选择1810.1TLS版本010203TLS1.2TLS1.2是当前广泛使用的安全传输层协议版本之一。它提供了强大的加密和身份验证功能，确保ModbusTCP通信的机密性、完整性和真实性。TLS1.2通过使用安全的加密算法和协议，保护数据免受中间人攻击和窃听。禁止SSLv2和SSLv3由于SSLv2和SSLv3存在多个已知的安全漏洞，因此《ModbusTCP安全协议规范GB/T41868-2022》明确禁止使用这些版本。这有助于确保系统的安全性，防止潜在的攻击者利用这些漏洞进行恶意活动。推荐的TLS版本为确保ModbusTCP通信的最高安全性，规范推荐使用TLS1.2或更高版本。这些版本在安全性、性能和兼容性方面经过了广泛验证，为工业控制系统提供了可靠的安全保障。10.1TLS版本1910.2TLSv1.2密码选择必须支持双向认证即客户端和服务器都需要验证对方的身份，确保通信的安全性。应支持安全的加密算法如AES等对称加密算法，以及RSA等非对称加密算法，保证数据传输的机密性和完整性。避免使用已被认为不安全的密码套件如RC4等已被证明存在安全漏洞的加密算法。10.2TLSv1.2密码选择2010.3TLS分片10.3TLS分片分片定义TLS分片是指将TLS协议数据分割成较小的数据块进行传输。分片目的分片可提高数据传输效率，并适应不同网络环境和设备性能需求。分片应用TLS分片广泛应用于ModbusTCP通信中，确保数据的安全与完整。2110.4TLS压缩选择已被广泛验证和认可的压缩算法，以确保数据传输的安全性。安全性考虑在满足安全性的前提下，选择具有较高压缩率的算法，以减少传输时间和带宽占用。效率要求确保所选压缩算法与ModbusTCP协议栈其他部分的兼容性，避免因压缩导致的通信故障。兼容性10.4TLS压缩2210.5TLS会话重新协商数据传输中断当ModbusTCP连接中的数据传输被中断时，需要进行TLS会话的重新协商，以确保连接的安全性和数据的完整性。密钥更新需求为了增强安全性，定期或根据特定的安全策略，可能需要更新TLS会话的密钥，此时也需要进行会话的重新协商。终端能力与策略变化当ModbusTCP通信的终端设备能力或安全策略发生变化时，例如设备升级后支持更高级别的加密算法，需要通过重新协商来应用这些变化。10.5TLS会话重新协商23附录A(规范性)mbaps数据包结构