Puerto espejo, un aliado a veces olvidado.

Como hemos hablado en otras ocasiones, poco a poco se va extendiendo el uso de protocolos industriales basados en tecnología Ethernet en lugar de los tradicionales serie. Esto, si bien permite otra manera de interconexión, también abre nuevas posibilidades en la denominada Industria 4.0. Sin embargo, obliga a tomar cierto tipo de medidas en cuanto a Ciberseguridad se refiere ya que los dispositivos y sistemas que intervienen en los procesos de control y automatización no sólo comienzan a estar más expuestos sino que son susceptibles de sufrir los mismos problemas con ciertos agravantes.

No obstante, aunque se trate de comunicaciones Ethernet, los equipos de networking industrial no sólo conservan funcionalidades tradicionales, sino además otras propias de estos entornos como MRP en contraposición a STP, Spanning Tree Protocol.

Una que puede sernos de mucha utilidad, sin menospreciar a otras tantas, es la de “Port Mirroring” o Puerto Espejo. Esto es, la capacidad de un Switch para poder replicar el tráfico que pasa por dos o más puertos y enviarlo por un tercero. Para entender mejor este concepto haré un repaso sobre cómo funciona un switch. Aunque sea algo bastante obvio para Técnicos de Comunicaciones o Administradores, seguramente no lo sea tanto para otros de Mantenimiento o Ingenieros de Procesos.

Esquema_01

Pongamos un ejemplo con dos equipos llamados “HMI” y “PLC”. Para comunicarse el equipo “HMI” con el “PLC” deberá conocer la IP del de “destino” y, al darse cuenta que está dentro de su misma red, deberá obtener entonces la MAC de éste. Para ello echará mano del protocolo ARP. El protocolo ARP permite conocer la dirección MAC de un equipo a partir de una IP conocida. Por tanto, si “HMI” no la tiene almacenada en su caché ARP  deberá realizar un ARP request. Es decir, preguntará a toda su red sobre cuál es la MAC del equipo con IP XXX.XXX.XXX.XXX. En este caso la dirección MAC de destino será ff:ff:ff:ff:ff:ff, un broadcast de capa 2. Todos los equipos la recibirán y la procesarán pero sólo el que tenga la IP por la cual se pregunta contestará con un ARP Replydiciendo “–La MAC de la IP XXX.XXX.XXX.XXX es XX:XX:XX:XX:XX:XX. Conocida por “HMI” tanto la IP y MAC de “destino”, se producirá la comunicación. Si por el motivo que sea no se conocen algunos de estos campos, la comunicación no se produce.

Así pues, un Switch, a diferencia, de los Hubs introduce un nivel de “inteligencia”. Un switch contiene una tabla, denominada CAM (Content-Addresseable Memory) en la cual se incluyen las direcciones MAC de cada uno de los equipos conectados a los distintos puertos del switch. Para realizar las tareas de conmutación, acudirá a ella para saber por cuál de ellos deberá enviar el tráfico en función de la MAC de destino. Esta asignación de direcciones MAC podrá hacerse de forma dinámica o manual. La forma manual implica que el administrador asigne a cada puerto del switch la MAC del equipo conectado; mientras que la forma dinámica se basa en que por cada trama que ingrese por cada boca del switch, éste mirará la MAC de origen y la incluirá en la CAM. Pasado cierto tiempo, si no se recibe tráfico se borrará dicho registro. Así, a la hora de efectuar la comunicación, los switches se fijarán en la MAC de destino, consultarán dicha tabla para saber por qué puerto deben enviarla y la “despacharán”.

Ahora bien, si por distintas razones necesitásemos conocer el tráfico que pasa en entre “HMI” y “PLC”, no podríamos conseguirlo ya que el switch sólo conmuta el tráfico por los puertos involucrados. Aquí es donde aparece el concepto de “Port Mirroring” o “Puerto Espejo”. Mediante esta funcionalidad lo que conseguimos es que el switch haga una copia de dicho tráfico y lo envíe por un tercer puerto. ¿Con qué finalidad? Por ejemplo, si en este último conectamos un analizador de tráfico, podremos estudiar todo aquello que suceda entre “HMI” y “PLC” y detectar posibles anomalías sin interferir entre el flujo de comunicaciones. Obviamente el switch tiene que tener esta capacidad para hacerlo, sino… no hay nada que hacer.

Si bien las tasas de transferencia en entornos OT son menores que en entornos IT, esto no quita que debamos tener presente algunas consideraciones. Por ejemplo, si las comunicaciones son Full-Duplex (enviar y recibir a la vez) y el enlace es de 100 Mbps, el tráfico que puede llegar a recibir un equipo es de 200 Mbps, 100 Mbps para enviar y otros 100 Mbps para recibir. Si el enlace del puerto espejo es también a 100 Mbps el consumo de ancho de banda entre “HMI” y “PLC” no puede ser superior al 50%, ya que estaríamos superando la capacidad del mismo. O bien, que sea de una velocidad inferior, por ejemplo, a 10 Mbps. En esos casos, el switch descartaría paquetes con lo que el tráfico capturado no se correspondería con la realidad. Aparte, claro está, de la carga computacional que supone para la CPU del propio switch la copia de las tramas. A esto hay que sumar otras limitaciones que cada fabricante pueda considerar en sus productos.

Sin duda es un buen recurso, pero como comento, hay que tener en cuenta algunos aspectos técnicos.

A continuación, pondré ejemplos sobre su implementación en equipos. En la siguiente imagen se muestra una captura de la configuración de un switch Mikrotik RouterBoard 260GS, el cual dispone de 5 puertos RJ-45 10/100/1000 + 1 SFP.

config Mikrotik RouterBoard_01

Según cómo está configurado, estaríamos haciendo una copia del tráfico tanto saliente como entrante del puerto 1 que es dónde en teoría habría conectado un PLC y la enviaríamos por el puerto 2 donde conectaríamos un sniffer que lo recogería para un posterior análisis. Un clásico de este tipo de funciones es el archiconocido Wireshark. También podríamos seleccionar sólo uno de los sentidos, o bien el saliente o entrante según sean nuestras necesidades.

Captura Wireshark_01

Lo cierto es que ese dispositivo resulta de mucha utilidad ya que por su pequeño formato puede ser utilizado en tareas sobre equipos finales como supervisión, diagnóstico, troubleshooting, etc. Aparte, al disponer de un módulo SFP podremos conectarlo a enlaces de fibra o par de cobre.

Ya sobre equipos de red tradicionales, podemos poner un ejemplo con switches Cisco. La funcionalidad la recoge este fabricante como puerto SPAN (Switched Port Analyzer). Aquí las posibilidades, como es lógico, son mayores y pasamos a la interfaz de consola. Podéis encontrar más información en este enlace.

Hasta ahora hemos visto switches “tradicionales”, sin embargo otros específicos de entornos OT también poseen esta funcionalidad como los muestra SIEMENS en este enlace y de donde se extraen las siguientes imágenes.

SIEMENS_Port_Mirroring_01

SIEMENS_Port_Mirroring_02

Sin embargo esto no es exclusivo de equipos de networking. Por ejemplo, el fabricante Fortinet la incluye en sus dispositivos. A continuación se muestran capturas sobre un FortiWifi 60D con versión de FortiOS 5.4.5. Como podemos ver la forma de acceder a ella es a través del apartado de “Interfaces”.

Fortigate SPAN_01

En mi caso “HW_SW_01”, y ya en su configuración veremos el campo correspondiente:

Fortigate SPAN_02

Como vemos el criterio es similar, interfaz a monitorizar y a hacia cuál queremos enviar la copia de los paquetes. Haciendo una prueba, he conectado en el puerto “internal1” un servidor Modbus (10.10.10.100) y desde el puerto “internal2” (10.10.10.200) el cliente desde cual hacer las lecturas. Finalmente, un equipo con Wireshark en el puerto “internal3” donde capturar el tráfico.

Wireshark_Modbus_01

Un caso de uso podría ser en un equipo donde se le aplique una estrategia de “Virtual Patching” y necesitemos saber qué es lo que está sucediendo desde, hacia, él. Hace tiempo escribí a este respecto, os dejo los enlaces:

Hasta aquí la entrada de hoy con la que espero hayáis podido descubrir una nueva funcionalidad de vuestros equipos. Puede que escondida, pero seguro de utilidad en un futuro. Las aplicaciones pueden ser varias, espero poder escribir sobre alguna de ellas. Sólo falta tiempo.

Un saludo a todos, nos vemos en la siguiente y no te olvides que puedes seguirnos también en @enredandoconred .

Edorta