S7comm简介西门子是德国的一家超大型企业，在能源、工业、医疗、基建等等方面都有它的身影，同时它也位列全球500强第66名。作为一个以电报起家的大型企业，它对于通信更是重视，S7comm就是西门子为了它生产的PLC之间、SCADA与PLC之间的通信而设计的专属协议。和Modbus的应用层协议不同，S7comm的协议栈修改程度更高，在应用层组织的数据经过COTP协议、TPKT协议的进一步处理后，最终通过TCP进行传输，下面是wireshark wiki给出的S7comm的协议栈：OSI layerProtocolApplication LayerS7 communicationPresentation LayerS7 communication(COTP)Session LayerS7 communication(TPKT)Transport LayerISO-on-TCP (RFC 1006)Network LayerIPData Link LayerEthernetPhysical LayerEthernet我们说的题目虽然是对S7comm的分析，实际上是对整个协议栈的探索。鉴于数据包逻辑上是由高层进行封装再一步步的转递给较低层，但我们接收到包后是低层一层层拆卸交给上层，基于逆向思维，我们之后的分析应该是由低向高展开的TPKT协议我相信大家对于传输层往下的内容应该比较熟悉了，都是TCP/IP的基本内容，我就不再赘述，直接从会话层来看。TPKT协议是一个传输服务协议，它为上层的COPT和下层TCP进行了过渡。我们常用的RDP协议（remote desktop protocol，windows的远程桌面协议）也是基于TPKT的，TPKT的默认TCP端口为102（RDP为3389），其实它本身为payload增加的数据并不多，主要就是以下几个：version，1byte，表明版本信息reserved，1byte，看到这个名字就知道是保留的了length，2byte，包括payload和这三部分在内的总长度下面我们就用之前分析过的2018工控比赛的流量包来实际看一下可以看到，版本号是3号，长度为31，除此之外该层并没有什么有用信息了 COPT协议COPT协议的全称是Connection-Oriented Transport Protocol，即面向连接的传输协议，从这个名字就可以看出，它的传输必然是依赖于连接的，所以在传输数据前必然有类似TCP握手建立链接的操作。让我们先来看看具体的流量包首先是TCP的三次握手，在192.168.25.146与192.168.25.139间建立了TCP连接，之后是两个COTP的包，注意，这里wireshark为我们标注出了CR和CC，后面的COTP包都是DT，这里的CR和CC其实分别是connect request和connet confirm的，也就是建立连接的过程，之后连接建立成功后，发送DT包，也就是data ，是在发送数据。我们接着再看看他们携带的数据可以看到，DT包和连接包有着明显的不同，连接包明显多了一堆内容，这其实是COPT包的两种形态，COTP连接包（COTP Connection Packet）和COTP功能包（COTP Fuction Packet）首先来看COPT连接包，通过上面的wireshark的分析我们可以看到，主要有以下几个字段：length，1byte，数据的长度，但并不包含length这个字段（个人感觉很奇怪……）PDU type，1 byte，标识类型，图中的0x0d即为连接确认的类型，常有的还有0xe，连接请求0x0d，连接确认0x08，断开请求0x0c，断开确认0x05，拒绝DST reference，2byte，目标的引用，可以认为是用来唯一标识目标SRC reference，2byte，源的引用，同上option，1byte，可以看到wireshark将8位拆为了前四位和后两位：前四位标识class，也就是标识类别倒数第二位对应Extended formats，是否使用拓展样式倒数第一位对应No explicit flow control，是否有明确的指定流控制parameter，附加的参数字段，参数可以有多个，每个参数又由以下几个字段构成：0xc0，tpdu的size，tpdu即传送协议数据单元，也就是传输的数据的大小（是否和前面的length有重复之处？）0xc1，src-tsap，翻译过来应该叫源的端到端传输（在完整的TCP/IP协议栈中，这个字段代表的是应用与应用之间的通信，我这里猜测可能是为了），但从西门子给的手册来看，它标记的应该是机架号，可是不管我怎么查，也没有找到wireshark解析出的字符串。那么逆向我们找不到答案，就只能正向来了，在parameter字段的最后我们再来详细说这到底是个啥。0xc2，dst-tsap，同上，之后我们再探索code，1byte，标识类型，主要有：length，长度对应的数据接着COPT功能包，其实个人感觉这两种包可以归为一种，但是看到文献都是分为两种的，那我们也就划分为两种吧length，1byte，长度PDU type，1 byte，图中为0x0f，即为数据传输，此外的type都不太常用，这里不再提了（其实是我没找到相关的流量包……有这方面流量的大佬希望补全以下）option，1byte，以位为单位划分：第一位，标识是否为最后一个数据包（从这可以看出，COPT协议当数据较多时，会分为几个单元传输后七位，标识TPDU的number到这COPT包我们就算是分析的彻彻底底了，当然，上面还留了个小问题，parameter里的tsap到底是个什么东西？一些我们看上去整不明白的参数到底是干啥的呢？既然逆向不行了，我们就通过正向开发来看看，这到底是个啥，以下使用Simatic NET 软件（做的时候忘记截图了……图片来自http://www.ad.siemens.com.cn）。我们配置了一台local的OPC服务器（OPC服务器可以理解为转换协议的一种设备），目标是实现它和PLC的通信。我们选择使用Ethernet，并分别配置了机器的ip地址和子网。接着我们进入地址的细节，发现了TSAP和RACK/SLOT两个重要的选择项，实际操作我们才发现，RACK是指CPU的机架号，而SLOT是指是CPU的槽位号，通过这两个参数我们就可以唯一指定一个CPU。那说明手册有错？那怎么可能，人家好歹也是个大厂，玄机就在这个TSAP上。其实它有三部分组成：连接号（我瞎起的名，确实是没找到这玩意叫啥），指的是连接方式，03就是单向通信，单向的可以连接多个设备，10以上的就是双向的，双向的就没法多个设备了。机架号，就是RACK槽位号，就是SLOT如图所示，我们为OPC服务器配置的是12.11，也就是双向通信，1号架1号槽位，而PLC则是03.02，单向通信，0号架2号槽位。那么问题又来了，这和我们流量里的数据包完全不一样啊！ 数据包里是SNOPCCxxxx，咋解释？这可一点也不符合我们上面的说明，这其实是另外一种连接方式，叫做S7优化连接，比起之前的连接方式，这种连接可以以符号的形式访问数据块。它规定了src-tsap为SNOPCC000x000xxx，第一个x笔者没有搞明白代表了什么，第二个是连接数，图中即为有一个连接，而在dst-tsap必须为SIMATIC-ROOT-OTH 。刚好也和我们的数据包对应。所以我们分析的数据包应该是一个单向连接，连接的数目是一个。到这里，我们对于COPT可以说是jingque到每一位了，虽然还有一些地方有瑕疵，但总体来说是没什么问题了。S7comm协议总算是来到了最后的S7comm协议，它的结构很简单，主要分为三部分：Header，主要是数据的描述性信息，最重要的是要表明PDU的类型Parameter，参数，随着不同类型的PDU会有不同的参数Data，具体的数据 首先我们就具体来看看这个Header有什么玄机Protocol id，1 byte，即协议的id，为0x32ROSCTR，1byte，pdu的类型，一般由以下几种：0x01，job，就是开工干活的意思，主设备通过job向从设备发出“干活”的命令，具体是读取数据还是写数据由parameter决定0x02，ack，0x02，确认0x03，ack data，从设备回应主设备的jobReserved，2byte，保留PDU reference，pdu的参考parameter length，参数的长度error class，错误类型，像是图中的0x00就是没有错误的意思，而常见的请求错误则是0x85error code，错误码，结合错误类型来确定错误，图中的0x00同样是没有错误的意思关于具体的错误类型和错误码的信息大家可以自行搜索，因为太多了这里就不再展开说明了。而parameter取决于不同的pdu类型，所以这里也不再说了，下面来看看具体的流量包可以看到该pdu为job，也就是主设备在发号施令，而通过parameter可以看到，function是0x04的read，也就是读取数据，item count意思是后续跟了几个item，该pdu就一个，所以为1。而这个item的结构就有要单独说说了：variable specification，1byte，一般就是0x12（我没见过别的……）长度，Length of following address specification，数据的长度Syntax Id，符号id，一个标志，决定了一些格式性问题，这里是0x10是Address data S7-Any pointer-like DBx.DBXx.x的意思，具体啥意思我们在看完下面几条后再提，详细的大家还是可以去自己看看，主要就是对于后续的寻址起到了一定的限定传输大小，也可以认为是传输类型，在这是4，也就是WORDDB number，就是数据块编号的意思，0就代表要找的东西不在数据块里area，要操作的“东西”，比如0x82，就是读设备的输出，通过这一位也可以看到，我们要读的数据不在DB里，所以DB number为0，如果为DB的话，这1byte应该为0x84address，具体的地址，如下图所示，前五位没用到，第六位到第二十一位是Byte地址，最后三位是Bit的地址首先，它定义了格式为Address data S7-Any pointer-like DBx.DBXx.x，然后指定了读取的”东西“为设备的输出，读取的大小为word，其实到这里这个pdu的全部信息就已经分析完了，但是为了让大家更好的理解上面定义的格式，我们还是继续看一下。它读的DB number是0那么根据格式就是DB0.DBXx.x，而读取的address是Byte为0，Bit为0，也就是DB0.DBX0.0，如果我们指定的”东西“为数据块的话，就按照这种格式读取。这就是格式的意思，再比如说0xb2，描述为Symbolic address mode of S7-1200，实际上格式就是符号地址，就不再是这样的组织形式了。 再来看看上个pdu的相应，这里截图没截到header，header最值得关注的是pdu的类型，这里是0x03，也就是我们之前提到过的对于job的相应而paramter部分可以看到，function是与job pdu的相同的。Data部分就是传回来的具体数据了，return code是返回码，用来标识job让干活的结果，这里是0xff，代表的是成功的意思，除了这个，还有以下几种：0x01，硬件错误0x03，想访问的东西不让访问0x05，地址越界了0x06，你请求的数据类型和请求的”东西“的数据类型不一致接着是data的长度（是真的data的长度，不包含前面），最后就是具体的data了，可以看到，这里读到的是0x0000。到此，S7comm协议我们也认识的差不多了，下面就让题目了。2018年工业信息安全技能大赛（东北赛区）工业协议数据分析因为19年的题目涉及到S7comm的上次我们已经做了一个了，所以这次就找了个别的题目，首先来看流量包可以看到一大堆的协议，不过整体思路还是刚才清晰的，首先是ARP协议去找mac地址（不知道arp的，补一下计算机网络的知识吧……），接着是标准的TCP三次握手，接着是COPT的建立连接（要不以后我叫他两次握手？），接着就到了S7comm和modbus来具体干活了。我们可以看到这个job和我们之前的并不一样，打开仔细瞧瞧可以看到parameter中的funtion为0xf0，是建立通信的意思，这其实是和上面的TCP、COPT有些相似的，都是在两个设备之间建立通信，而参数的主要信息是MAX AMQ calling和MAX AMQ called。下面一个ack_data的pdu自然是相应建立通信的意思了，经过TCP握手、COPT建立连接、S7comm建立通信，这样设备间的通信才正式建立完毕了。往后的S7comm可以看到是read，也就是在读数据，数据包和上面提到的一样，不再赘述。经过查找，并没有flag。这时候就要考虑modbus协议中是否存在flag了，这时候就要用到之前modbus的技巧了，1、2、3、4的function code没有大规模取数据的能力，flag一般都在他们之外，进行下简单的过滤，打印出相应的数据就ok了脚本还是用上一篇文章的就可以，这里就不在放了，需要的去上一篇取即可（不水字数了）。最终flag为modbusICSsecurityWin