基于網(wǎng)絡(luò)回溯分析技術(shù)的SCADA系統(tǒng)故障診斷

案例場(chǎng)景

某排水集團(tuán)在線業(yè)務(wù)區(qū)的SCADA系統(tǒng)需要從DMZ區(qū)的I/O Server上采集數(shù)據(jù)，SCADA系統(tǒng)使用某些IP能夠正常從I/O Server采集數(shù)據(jù)，但是另一部分IP則不能正常的從I/O Server上采集數(shù)據(jù)，提示異常并且斷開連接。

例如：10.2.103.8為SCADA系統(tǒng)的IP地址，能夠正常的從10.2.0.51和10.2.0.52的I/O Server上采集數(shù)據(jù)，但是將SCADA系統(tǒng)的IP改為：10.2.103.10，則不能正常從10.2.0.51和10.2.0.52的I/O Server上采集數(shù)據(jù)。

案例分析

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（簡(jiǎn)化）

下圖為簡(jiǎn)化拓?fù)鋱D，我們展示SCADA系統(tǒng)和I/O Server之間的通訊鏈路，分別在靠近SCADA系統(tǒng)和I/O Server的接入交換機(jī)上采用端口鏡像的方式旁路部署科來網(wǎng)絡(luò)回溯分析系統(tǒng)，采集SCADA系統(tǒng)和I/O Server之間的通訊數(shù)據(jù)包。

圖1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

故障排查

我們從DMZ區(qū)的交互機(jī)和在線業(yè)務(wù)區(qū)交互機(jī)上同時(shí)采集通訊數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比分析，來看看具體是什么原因造成了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的故障。

DMZ區(qū)交換機(jī)數(shù)據(jù)

在DMZ區(qū)交換機(jī)數(shù)據(jù)中可以看到TCP會(huì)話中10.2.103.10向10.2.0.52發(fā)送了大量的RST（復(fù)位）數(shù)據(jù)包，如下圖2所示。這些連接被這些復(fù)位數(shù)據(jù)包釋放掉了，但是為什么會(huì)存在這么多的復(fù)位數(shù)據(jù)包？又是誰發(fā)送了這些數(shù)據(jù)包？

圖2 DMZ區(qū)捕獲到的TCP會(huì)話

通過查看科來網(wǎng)絡(luò)回溯分析系統(tǒng)的交易時(shí)序圖，可以發(fā)現(xiàn)復(fù)位數(shù)據(jù)包的TTL（生存時(shí)間）值是127.而正常時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可以看到TTL（生存時(shí)間）值為61，和異常時(shí)明顯不同，說明復(fù)位數(shù)據(jù)包并不是從10.2.103.10發(fā)出來的，而是有個(gè)中間設(shè)備發(fā)送了復(fù)位數(shù)據(jù)包中斷了正常的應(yīng)用會(huì)話。

正常會(huì)話的TTLTTL值為61，而異常復(fù)位數(shù)據(jù)包的TTLTTL值為127.結(jié)合該集團(tuán)的拓?fù)鋱D來看，正常會(huì)話發(fā)送初始TTLTTL值為64，經(jīng)過2臺(tái)防火墻和1臺(tái)核心交換機(jī)后抓取到的TTLTTL值為61，而異常復(fù)位數(shù)據(jù)包初始TTLTTL值為128，只經(jīng)過了DMZ區(qū)連接的防火墻，TTLTTL值減為127，說明復(fù)位數(shù)據(jù)包極有可能是某上網(wǎng)行為管理設(shè)備發(fā)送的。

在線業(yè)務(wù)區(qū)交換機(jī)數(shù)據(jù)

我們?cè)谠诰€業(yè)務(wù)區(qū)交換機(jī)上抓取數(shù)據(jù)，找到同一個(gè)TCP會(huì)話。如下圖3所示：

圖3在線業(yè)務(wù)區(qū)捕獲到的TCP會(huì)話

可以看到該會(huì)話中同樣存在了大量的復(fù)位數(shù)據(jù)包，但與DMZ區(qū)不同的是，復(fù)位數(shù)據(jù)包是由10.2.0.52發(fā)送的。

同樣查看科來網(wǎng)絡(luò)回溯分析系統(tǒng)的交易時(shí)序圖，可以看到復(fù)位數(shù)據(jù)包的TTL（生存時(shí)間）值是126.而正常時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可以看到TTL（生存時(shí)間）值為125，和異常時(shí)明顯不同，同樣說明了復(fù)位數(shù)據(jù)包并不是從10.2.0.52發(fā)出來的，而是有個(gè)中間設(shè)備發(fā)送了復(fù)位數(shù)據(jù)包中斷了正常的應(yīng)用會(huì)話。

正常會(huì)話的TTL值為125，而異常復(fù)位數(shù)據(jù)包的TTL值為126.結(jié)合該集團(tuán)的拓?fù)鋱D來看，正常會(huì)話發(fā)送初始TTL值為128，經(jīng)過2臺(tái)防火墻和1臺(tái)核心交換機(jī)后抓取到的TTL值為125，而異常復(fù)位數(shù)據(jù)包初始TTL值為128，抓取到的TTL值卻為126，說明數(shù)據(jù)包只經(jīng)過了核心交換機(jī)和在線業(yè)務(wù)區(qū)區(qū)連接的防火墻，說明復(fù)位數(shù)據(jù)包極有可能是某上網(wǎng)行為管理設(shè)備發(fā)送的。

結(jié)論及處理結(jié)果

結(jié)合DMZ區(qū)與在線業(yè)務(wù)區(qū)捕獲的數(shù)據(jù)包分析來看，在正常的通訊過程中DMZ區(qū)與在線業(yè)務(wù)區(qū)之間的設(shè)備發(fā)送了RST（復(fù)位）數(shù)據(jù)包，釋放了正常的會(huì)話，造成了SCADA系統(tǒng)不能正常從DMZ區(qū)的I/O Server上提取數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)包的解碼分析，可以確定發(fā)送異常復(fù)位數(shù)據(jù)包的設(shè)備為某上網(wǎng)行為管理設(shè)備，通過對(duì)該設(shè)備策略的修改，10.2.103.10能夠正常的從I/O Server上提取數(shù)據(jù)，未發(fā)生異常情況。