As I said several times, the industrial communications trend to Ethernet Technology for the advantages that it provides. However, this is not similar to affirm that everything will can communicate by frames or packets. There are many scenarios where serial protocols are being used because is not possible to update to Ethernet. For example, migrate to it requires to change cabling, reconfigure devices, deploy new networking equipment, programming changes, and many other measures. But if we can, we must deploy networking devices according to these harsh environments. Today, I will show one that can be used for its capabilities, Fortinet FortiSwitch Ruuged 112D-PoE.
It has 8 GE RJ-45 ports and 4 more GE SFP slots. It can be necessary for those situations when you need to connect devices by optical fiber. It is widespread used because permits more than 100 meters, or less, and does not affect electromagnetic interferences in comparison with unshielded twisted pair Ethernet cabling. It supports fiber single mode, multimode and long haul single mode with LC connector
This switch can be used to connect PLCs, HMIs, or other device that communicates by industrial based Ethernet Protocols such as PROFINET, Ethernet/IP, Modbus/TCP, and so on. It has redundant power input terminals in the range from 44 to 57V DC to give service for PoE ports if needed.
There are not any fans to cool itself to prevent damages. It is so important for those dusty places where can affect the operation stopping them if it is excessive. The switch can work in a temperature range from -40 to 75º C (-40 – 167º F) and can be mounted in DIN rail or wall depending your rack or facility. Related to the atmosphere, it tolerates up to 5-95% of non-condensing humidity.
As you know, the lifecycle of industrial components and systems are higher in comparison with IT world. In this way, Fortinet affirm this switch has a mean time between failures (MTBF) more than 25 years. For this, it is capable to work in OT scenarios.
When you connect to its web interface you can see the dashboard where you can identify different information.
As you can see on the left, you will find a menu from where you can configure different features. For example, authenticate user to a LDAP server, port mirror ports, syslog server, and so on.
It operates at Layer 2 but you can get more Layer 3 capabilities if you connect it to a Fortinet Fortigate unit. Furthermore, you can manage your Fortiswitch from Fortigate console by FortiLink protocol. You will not find all the features, but you can configure VLAN interfaces, switch on and switch off ports, enable or disable PoE, and others.
Even though Ethernet technology give us a lot of improvements not always we will be able to implement them in own facilities in particular when they are working for 24 hours a day, 7 days a week, 365 days a year. It requires a very big effort in time, knowledge and obviously, budget .
Depending the activity, availability, probably, we will only get time on Christmas, Easter Week or summer Holidays, to do everything we need. In addition to that, be sure that you meet with others employees such as maintenance technicians that they have to do tasks relative to keep on good state of operation of our infrastructures. And as you know, they have more priority.
In spite of this, either it is possible to update or deploy a new facility we need to know which are the devices available that meet the requirements that we need. In the same way, industrial and automation control system vendors have been working to deploy new products for Cybersecurity purposes; the Cybersecurity product manufactures have developed industrial networking equipment. One of them, is Fortinet FortiSwitch Rugged 112D-PoE that I have shown. All features can be found by clicking here.
Other choice to find the best solution for our needs.
Aunque existen multitud de protocolos propietarios en redes OT, existen estándares que permiten la conexión entre productos de distintos fabricantes. Uno de ellos es PROFINET, evolución del extendido PROFIBUS. Según sea su implementación encontraremos distintas funciones PROFISAFE, PROFIENERGY, PROFINET-MRP, etc. Sin embargo, este protocolo no viene solo, sino que también hace uso de otros para su funcionamiento, entre ellos LLDP. Si, parece que no, pero sí.
Como hemos dicho en anteriores ocasiones, la evolución de las comunicaciones industriales tiende a basarse sobre tecnología Ethernet en detrimento, en muchos casos no en todos, de las comunicaciones serie. Esto va a traer consigo muchas ventajas, pero también algunos inconvenientes. Por ejemplo, será necesario el despliegue de distintas medidas que reduzcan el riesgo de que algo, o alguien, pueda atentar de manera voluntaria o involuntaria contra la disponibilidad de las instalaciones. Y es que, a mayor interconexión, mayor grado de exposición.
LLDP, Link Layer Discovery Protocol, es un protocolo empleado por dispositivos de red para anunciar información propia a otros equipos y dispositivos. Viene definido por el IEE 802.1AB. Su funcionamiento es muy similar al propietario de Cisco CDP, Cisco Discovery Protocol. Todos los dispositivos PROFINET lo soportan y es empleado para identificar, comprobar y mantener la topología de una red PROFINET, aparte de obtener información de diagnóstico si algo cambia. Otro de los usos es facilitar la puesta en marcha, tanto en un funcionamiento normal como en caso de fallo de algún equipo siendo necesario su sustitución. Las operaciones a este respecto se realizan de forma automática y sin necesidad de herramientas tipo software, lo cual simplifica y agiliza la forma en la que un equipo es reemplazado, minimizando la pérdida de disponibilidad.
Para ello los dispostivos PROFINET envían de forma cíclica esta información. Sin embargo desde el punto de vista de la seguridad…
Haciendo un uso legítimo, todo son facilidades. Sin embargo, cara a la realización de una auditoría o pentesting en entornos industriales que empleen PROFINET, LLDP se convierte en una fuente de información muy, muy buena. Las tramas LLDP son enviadas a la dirección multicast 01:80:c200:00e. Los switches, por defecto, inundarán estas tramas por todos los puertos con lo que si conectamos nuestro Wireshark en alguna boca que encontremos libre… Seremos capaces de obtener toda esta información que se anuncia.
¿Ahora bien que pasa con equipos industriales? ¿Qué información podemos extraer? Veamos algunos ejemplos.
En la siguiente imagen podemos ver la que anuncia un switch SIEMENS. Allí podemos ver que estamos conectados al puerto 1, modelo X208, funciones MRP, IP de administración, etc.
En la siguiente captura veremos el tráfico referente a un autómata S7-300 a lque nos hemos conectado a una de sus interfaces disponibles en su CPU.
Como podemos ver aquí ya la información disponible es algo distinta, aunque se mantienen algunos campos como Chassis Subtype, Time to Live, etc. Sin embargo, algunos de los que no están por ejemplo el referente a MRP, protocolo utilizado en switches para detectar bucles en topologías en anillo. Aprovecho para dejaros el link a una entrada que escribí hace un tiempo. Pincha aquí.
Como último ejemplo pondremos la trama esta vez de un módulo de comunicaciones CP del mismo PLC S7-300 que citaba anteriormente.
Sin duda la información que vemo en cuanto a cantidad y calidad es muy importante. Si vemos habla de CP 343, propia de estos PLCs, con lo que ya sabemos el modelo que se trata. Como información extra podríamos ver de qué modelo de Firmware 3.2.23.
A partir de aquí habría que investigar si existe alguna vulnerabilidad conocida. En este caso no afecta, pero si la versión hubiera sido algo inferior, desde luego que sí. Un ejemplo de ellas, las podemos encontrar aquí:
Como podemos comprobar LLDP puede ser un gran aliado en tareas de mantenimiento, puesta a punto o reducción del tiempo en caso de avería ya que simplifica todas las tareas asociadas para restaurar la operatividad. Sin embargo, surge el problema de qué hacer al publicitarse tanta información que luego, pueda hacerse un mal uso de ella. Se me ocurren varios usos, pero mejor no dar ideas.
Sin duda, desde un punto de auditoría o pentesting, LLDP será un gran recurso para una fase inicial de “Information Gathering”, pero como digo, en malas manos…
El problema aquí es que el propio protocolo PROFINET necesita de LLDP por lo que su uso debe ser permitido ya que se requiere bien para el funcionamiento como para reducir el tiempo de indisponibilidad por fallo. Cisco en alguno de sus recomendaciones deshabilitar CDP o LLDP para los equipos finales. Obviamente éstos no lo necesitar para su funcionamiento, pero en Controladores sí.
Puesto que debemos convivir con él, una de la alternativa es el bloqueo de puertos, bien de forma física como lógica.
No quiero decir con esto que gracias a LLDP nuestras redes PROFINET van a estar en peligro (que también), sino que existen protocolos que para su uso requieren de la difusión de información que aunque no queramos publicarla, debemos de hacerlo para aprovecharnos de las ventajas que éstos ofrecen en el mantenimiento, operación y garantía de disponibilidad.
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.
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 Reply, diciendo “–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.
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.
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.
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».
En mi caso “HW_SW_01”, y ya en su configuración veremos el campo correspondiente:
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.
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 .
