Демонстрация атаки на цепочку поставок в АСУ ТП

English version

Демонстрация атаки на цепочку поставок (supply chain attack) в симуляции автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Сравнивается поведение АСУ ТП на KasperskyOS и Linux при эксплуатации уязвимости.

Демонстрация атаки на цепочку поставок в АСУ ТП
- Список программ
- Сценарий демонстрации
Уведомления о товарных знаках

Список программ

virtual_valve – программа, реализующая компонент VirtualValve в АСУ ТП. Представляет собой эмулятор вентиля с состояниями открыто/закрыто. Принимает запросы по IPC от программы valve_control на переключение своего состояния.
valve_control – программа, реализующая компонент ValveControl в АСУ ТП. Представляет собой эмулятор контроллера вентиля. Циклически отправляет запросы по IPC к программе virtual_valve для управления состоянием вентиля.
log_sender – программа, реализующая компонент LogSender в АСУ ТП. Непрерывно журналирует диагностических данные АСУ ТП и отправляет их по сети на удалённый компьютер. Является индикатором нормальной работы АСУ ТП. Сетевой порт, используемый для отправки системных логов программой log_sender, настраивается через параметр -DLOG_SENDER_PORT в файле ./log_sender/CMakeLists.txt (значение по умолчанию — 8123).
network – программа для настройки сетевого интерфейса.
dnet_hw – специализированный сетевой драйвер с преднамеренно внедренной уязвимостью, реализующий компонент DriverNetwork в АСУ ТП. Драйвер критически завершает работу при получении “магического” пакета (специально сформированного вредоносного сетевого пакета).

Сценарий демонстрации

В штатном режиме работы АСУ ТП компонент ValveControl циклически управляет вентилем VirtualValve, переключая его состояния. Компонент LogSender непрерывно собирает и отправляет диагностических данные АСУ ТП по сети.

При отправке специально сформированного вредоносного пакета через сетевой интерфейс Ethernet происходит эксплуатация уязвимости в драйвере NetworkDriver. Как результат:

в Linux атака вызывает критическую ошибку ядра и полный отказ АСУ ТП c остановкой всех компонентов;
в KasperskyOS атака приводит лишь к отказу компонента NetworkDriver и прекращению сетевой передачи диагностических данных компонентом LogSender, при этом остальные компоненты АСУ ТП продолжают функционировать в штатном режиме.

Подготовка стенда

Демонстрация запускается на аппаратной платформе Radxa ROCK 3A.

Настройка UART

Для вывода диагностических данных с Radxa ROCK 3A на хостовый компьютер используется UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Чтобы настроить UART, необходимо ознакомиться со следующими инструкциями:

Настройка сети

Настройка сети для Radxa ROCK 3A может быть выполнена любым доступным способом. Например, с подключением через USB-Ethernet адаптер:

Подключите адаптер к хостовому компьютеру и соедините его с Radxa ROCK 3A.
На хостовом компьютере назначьте адаптеру статический IP-адрес, выполнив следующую команду:

sudo ip addr add 10.0.2.35/24 dev <имя_адаптера>
Настройте Radxa ROCK 3A в зависимости от используемой ОС:
- Для KasperskyOS IP-адрес 10.0.2.15 уже предустановлен.
- Для Linux необходимо подключиться к Radxa ROCK 3A через UART и назначить IP-адрес командой:
  
  sudo ip addr add 10.0.2.15/24 dev eth0

Подготовка загрузочной SD-карты

Для установки операционной системы на Radxa ROCK 3A необходимо записать загрузочный образ системы на SD-карту. Для этого на Linux следуйте следующим инструкциям:

Выполните команду для просмотра информации о всех блочных устройствах системы:
```
lsblk
```
В выводе команды найдите устройство, соответствующее вашей SD-карте, вида /dev/sd[X].

Запишите загрузочный образ на устройство, выполнив команду:

# В следующей команде path_to_img – путь к файлу образа,
# [X] – последний символ в имени блочного устройства для SD-карты.
sudo dd bs=64k if=./path/to/image.img  of=/dev/sd[X]

Для Windows используйте утилиты для записи образа на устройство, например, Rufus или Balena Etcher.

Установка KasperskyOS CE SDK

Установите версию 1.3.0 KasperskyOS CE SDK c поддержкой аппаратной платформы Radxa ROCK 3A и соберите необходимые драйвера для Radxa ROCK 3A, выполнив следующие команды:

# Замените <lang> на одно из двух значений: en или ru.
sudo dpkg -i KasperskyOS-Community-Edition-RadxaRock3a-1.3.0.111_<lang>.deb
sudo apt --fix-broken install
sudo /opt/KasperskyOS-Community-Edition-RadxaRock3a-1.3.0.111/drivers/cross-build.sh -s /opt/KasperskyOS-Community-Edition-RadxaRock3a-1.3.0.111/
sudo /opt/KasperskyOS-Community-Edition-RadxaRock3a-1.3.0.111/common/radxa_prepare_sdcard_image.sh

Сборка и запуск решения на KasperskyOS

Перейдите в директорию проекта и запустите команды конфигурации CMake:

export SDK_PREFIX=/opt/KasperskyOS-Community-Edition-RadxaRock3a-1.3.0.111/
export PATH="$SDK_PREFIX/toolchain/bin:$PATH"
cmake -G "Unix Makefiles" -B./.build -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=/opt/KasperskyOS-Community-Edition-RadxaRock3a-1.3.0.111/toolchain/share/toolchain-aarch64-kos.cmake

Соберите загрузочный образ, выполнив команды:

# Сборка всех программ (предупреждения можно игнорировать)
cmake --build ./.build --target all

# Сборка загрузочного образа
cmake --build ./.build --target sd-image

Запишите собранный образ на SD-карту:

# Замените /dev/sd[X] на ваше устройство
sudo dd bs=64k if=./.build/hdd.img  of=/dev/sd[X]

Подключите загрузочную SD-карту к Radxa ROCK 3A. Подайте питание на Radxa ROCK 3A и дождитесь, пока запустится решение KasperskyOS, в котором будут работать компоненты АСУ ТП.

Посмотреть диагностических данные, отправляемые программой log_sender, можно выполнив команду:
```
nc 10.0.2.15 8123
```
Инициируйте атаку, отправив “магический” пакет командой:
```
echo "~~MAGIC~~" | nc 10.0.2.15 8123
```
Ожидаемое поведение АСУ ТП:
1. Драйвер NetworkDriver обрабатывает “магический” пакет.
2. Уязвимость вызывает критическую ошибку в работе драйвера.
3. NetworkDriver аварийно завершает работу с сообщением в системный журнал.
4. Компоненты АСУ ТП ValveControl, VirtualValve и ядро KasperskyOS продолжают штатную работу, LogSender прекращает отправку диагностических данных по сети.
Инцидент локализован на уровне драйвера и критические компоненты АСУ ТП не затронуты, работоспособность АСУ ТП сохраняется.

Сборка и запуск решения на Linux

Подготовьте SD-карту для Radxa ROCK 3A, выполнив команду:

# Замените /dev/sd[X] на ваше устройство
wget https://github.com/radxa-build/rock-3a/releases/download/b25/rock-3a_debian_bullseye_cli_b25.img.xz
xz -dc rock-3a_debian_bullseye_cli_b25.img.xz | sudo dd of=/dev/sd[X] bs=1M status=progress conv=fsync

Настройка сети между управляющим компьютером и Radxa ROCK 3A. Подключитесь к Radxa ROCK 3A со стандартными учетными данными:
```
Login: rock
Password: rock
```
Настройте сетевой интерфейс, выполнив команду:
```
sudo ip addr add 10.0.2.15/24 dev eth0
```

В соответствии с инструкцией соберите ядро Linux для Radxa ROCK 3A с применением патча с уязвимостью ./linux-network-driver-crash.patch:

git clone --recurse-submodules https://github.com/radxa-repo/bsp.git
cd bsp
./bsp linux rk356x --no-build
cd .src/linux
git apply <path_to_project>/linux-network-driver-crash.patch
./bsp --no-prepare-source linux rk356x -r 999

Установите собранное ядро по инструкции.

# На хостовой системе
scp linux-image-5.10.160-999-rk356x_5.10.160-999_arm64.deb rock@10.0.2.15:~
Password: rock

# На целевой системе
sudo dpkg -i linux-image-5.10.160-999-rk356x_5.10.160-999_arm64.deb
sudo reboot

Соберите этот проект для Linux и скопируйте на Radxa ROCK 3A файлы для симуляции АСУ ТП:

export CC=aarch64-linux-gnu-gcc
cmake -G "Unix Makefiles" -B./.build-linux
cmake --build ./.build-linux --target all
scp .build-linux/{log_sender/LogSender,valve_control/ValveControl,virtual_valve/VirtualValve} rock@10.0.2.15:~

Запустите симуляцию АСУ ТП на Radxa ROCK 3A:
```
./VirtualValve &
./ValveControl &
./LogSender &
```
Посмотреть диагностических данные, отправляемые программой log_sender, можно выполнив команду:
```
nc 10.0.2.15 8123
```
Инициируйте атаку, отправив “магический” пакет командой:
```
echo "~~MAGIC~~" | nc 10.0.2.15 8123
```
Ожидаемое поведение системы:
- Аварийное завершение ядра Linux, на которой развернуты компоненты АСУ ТП.
- Прекращение работы всех компонентов АСУ ТП.

Уведомления о товарных знаках

Зарегистрированные товарные знаки и знаки обслуживания являются собственностью их правообладателей.

Linux – товарный знак Linus Torvalds, зарегистрированный в США и в других странах.