计算机研究与发展

作者：冯涛,王帅帅,龚翔,方君丽,

关键词：EtherCAT协议, FSoE, CPN, Dolev-Yao, 安全评估, 安全性验证,

EtherCAT协议由于具有较高的实时性和较强的性能而被广泛应用，但是随着工业以太网协议的快速发展和开放化，使得工业控制系统承受着巨大的网络攻击风险.目前有许多对工业以太网协议安全和改进的研究，但是这些研究缺乏对协议的形式化建模与安全评估，只注重协议本身安全功能的实现，有一定的局限性.为了解决工业以太网受到攻击的现状，将当前应用较多的EtherCAT协议作为研究对象，提出了一种基于有色Petri网理论和Dolev-Yao攻击方法的模型检测方法，对协议进行了安全性评估与改进.首先基于Petri网理论和CPNTools模型工具对协议的安全机制FSoE进行了一致性验证；然后引入了Dolev-Yao攻击模型对协议的原始模型进行安全性评估，发现协议存在着篡改、重放和欺骗3类中间人攻击漏洞；最后针对协议存在的漏洞提出了一种新方案，对原协议加入了秘钥分发中心和Hash函数，再次利用CPN模型检测工具对新方案进行了安全性验证.通过验证可以发现新方案能够有效防止3类中间人攻击，提高协议的安全性.

来源：2020年第11期

《计算机研究与发展》期刊编辑部

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