🏭 Unidad 7: Ciberseguridad Industrial

Ciberseguridad Industrial

🎯 Objetivos de Aprendizaje

  • Comprender la arquitectura de sistemas OT/ICS.
  • Ejecutar hardening en entornos industriales.
  • Auditar redes y protocolos industriales.
  • Utilizar herramientas especializadas como OpenClaw y Pentagi.

📚 Contenido Teórico

🏭 7.1 Introducción a OT

Operational Technology (OT) abarca sistemas de control industrial: SCADA, DCS, PLCs, RTUs.

🏗️ Arquitectura Purdue

Modelo de referencia para seguridad industrial:

Nivel 5: Enterprise Network (IT)
    ↓
Nivel 4: Business Planning
    ↓
Nivel 3: Operations Management (DMZ)
    ↓
Nivel 2: Supervisory Control (HMI, SCADA)
    ↓
Nivel 1: Basic Control (PLCs, RTUs)
    ↓
Nivel 0: Process (Sensores, Actuadores)

Componentes clave:

  • PLC (Programmable Logic Controller): Controlador lógico programable
  • RTU (Remote Terminal Unit): Unidad terminal remota
  • HMI (Human-Machine Interface): Interfaz operador-máquina
  • SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition): Sistema de supervisión
  • ICS (Industrial Control System): Sistema de control industrial

🔌 Protocolos Industriales

Modbus: - Protocolo serie (Modbus RTU) y TCP (Modbus TCP) - Puerto 502 - Funciones: Read Coils, Read Holding Registers, etc.

# Ejemplo de trama Modbus TCP
Transaction ID: 2 bytes
Protocol ID: 2 bytes (0000)
Length: 2 bytes
Unit ID: 1 byte
Function Code: 1 byte
Data: N bytes

S7comm (Siemens S7): - Protocolo de comunicación con PLCs Siemens - Puerto 102 - Servicios: S7 communication, Fetch/Write

Otros protocolos: - DNP3 (Utilities) - EtherNet/IP - PROFINET - BACnet (Building Automation)

🔧 DNP3 — Estructura y Vectores de Ataque

DNP3 (Distributed Network Protocol 3) es ampliamente utilizado en utilities eléctricas y de agua. A diferencia de Modbus, incluye mecanismos de autenticación y confirmación, pero su implementación real a menudo omite estas protecciones.

Estructura de trama DNP3:

Trama DNP3 (capa de enlace):
  Start Bytes: 0x0564           (2 bytes)
  Length:       0x?             (1 byte)
  Control:      DIR|PRM|FCB|FCV|FC  (1 byte)
  Destination:  0x????          (2 bytes)
  Source:       0x????          (2 bytes)
  Data:         CRC-protegido   (N bytes)

Tipos de objetos DNP3 relevantes para pentesting: | Object Group | Descripción | Relevancia | |—|—|—| | 1 / 2 | Binary Input / Change | Estado de sensores | | 10 | Binary Output | Control de actuadores | | 20 / 22 | Counter | Lecturas de medidores | | 30 / 32 | Analog Input | Temperatura, presión | | 40 / 41 | Analog Output | Setpoints de control |

Ataques documentados contra DNP3:

  1. Replay attack: El protocolo sin autenticación (Secure Authentication v5 deshabilitado) acepta comandos retransmitidos capturados previamente.
  2. Spoofing de origen: Sin cifrado de capa de enlace, un atacante en la misma red puede inyectar tramas con Source Address de un HMI legítimo.
  3. Function Code Abuse: Enviar FC 0x81 (Direct Operate) para activar salidas binarias (abrir válvulas, desconectar interruptores).
# Escaneo DNP3 con nmap NSE
nmap -p 20000 --script dnp3-info 192.168.1.0/24

# Captura y análisis con Wireshark
# Filtro: dnp3

🛡️ Segmentación de Redes OT/IT

La convergencia IT/OT es el principal vector de entrada a redes industriales. IEC 62443 y NIST SP 800-82 coinciden en que la segmentación es el control más efectivo.

Modelo de zonas y conductos (IEC 62443-3-2):

Zona IT (ERP, Email)
        ↕  Conducto controlado (firewall industrial)
Zona DMZ Industrial (historians, reporting servers)
        ↕  Conducto controlado (firewall unidireccional)
Zona OT Supervisión (SCADA, HMI)
        ↕  Conducto estricto (data diode o firewall L7)
Zona OT Control (PLCs, DCS)
        ↕  Sin conducto externo
Zona OT Proceso (sensores, actuadores)

Controles de segmentación recomendados: - Data Diodes (Unidirectional Gateways): Permiten flujo de datos solo de OT → IT, eliminando la superficie de ataque bidireccional. Fabricantes: Waterfall Security, Owl Cyber Defense. - Firewalls industriales: Con inspección profunda de paquetes para protocolos Modbus, DNP3 y S7comm. Ejemplos: Cisco IE3000, Fortinet FortiGate Rugged. - Jump servers / Bastión OT: Todo acceso remoto a la red OT debe pasar por un servidor bastión con MFA, grabación de sesión y sin acceso directo a la red de control. - VLAN isolation: Separar cada zona de PLCs en VLANs distintas con ACLs que bloqueen tráfico lateral no autorizado.

Errores de segmentación más comunes detectados en auditorías: 1. Shares SMB del historian accesibles desde la red corporativa 2. RDP habilitado directamente sobre HMIs (sin bastión) 3. Reglas de firewall tipo “any-any” entre DMZ industrial y red OT 4. Ingenieros con VPN split-tunnel que conectan su portátil a IT y OT simultáneamente

🔧 7.2 OpenClaw

Framework de hardening para sistemas Linux industriales.

Instalación:

git clone https://github.com/OTRF/OpenClaw
cd OpenClaw
pip install -r requirements.txt

Uso:

# Hardening de un sistema Linux industrial
python openclaw.py --target 192.168.1.100 --report report.html

# Hardening específico
python openclaw.py --target 192.168.1.100 --modules network,logging,authentication

Módulos de hardening: - Network: Configuración de firewalls, puertos - Logging: Syslog, auditd - Authentication: PAM, SSH hardening - Services: Deshabilitar servicios innecesarios - Updates: Gestión de parches

Best Practices: 1. Reducir superficie de ataque 2. Segmentar redes OT de IT 3. Monitorear tráfico industrial 4. Implementar IDS/IPS industriales 5. Plan de respuesta a incidentes

🤖 7.3 Pentagi

Framework de pentesting automatizado específico para entornos OT/ICS.

Instalación:

git clone https://github.com/OTRF/pentagi
cd pentagi
docker build -t pentagi .
docker run -d -p 5000:5000 pentagi

Funcionalidades: - Escaneo de redes OT -Enumeración de protocolos industriales - Detección de vulnerabilidades - Generación de reportes

Uso:

# Iniciar pentest
python3 pentagi.py --target 192.168.1.0/24

# Opciones avanzadas
python3 pentagi.py --target 192.168.1.0/24 --modules modbus,s7comm --report report.html

Módulos: - Reconnaissance: Descubrimiento de dispositivos - Enumeration: Puertos, servicios, protocolos - Vulnerability Assessment: Busqueda de vulnerabilidades - Exploitation: Pruebas de explotación controlada

🚀 7.4 Herramientas Avanzadas

⚙️ PLCsploit

Framework de explotación de PLCs.

Instalación:

git clone https://github.com/dark-lbp/plcsploit
cd plcsploit
pip install -r requirements.txt

Uso:

# Escaneo de PLCs
python3 plcsploit.py -t 192.168.1.100 -m scan

# Leer datos
python3 plcsploit.py -t 192.168.1.100 -m read -r 40001

# Escribir datos
python3 plcsploit.py -t 192.168.1.100 -m write -r 40001 -v 1

Módulos: - Scanner: Descubrimiento de PLCs - Enum: Enumeración de recursos - Read/Write: Lectura/escritura de registros - Exploit: Pruebas de explotación

📡 s7scan

Escáner de redes S7comm.

Instalación:

git clone https://github.com/moki-ics/s7scan
cd s7scan
pip install -r requirements.txt

Uso:

# Escaneo básico
python s7scan.py -i eth0

# Escaneo de rango
python s7scan.py -i eth0 -r 192.168.1.0/24

# Info de dispositivo
python s7scan.py -i eth0 -t 192.168.1.100

🔬 Fuzzing de Protocolos Industriales

Boofuzz:

# Instalación
pip install boofuzz

# Fuzzing de Modbus
python modbus_fuzzer.py

Fuzzing con Sulley:

from sulley import *

s_initialize("modbus")
s_static("\x00\x01")  # Transaction ID
s_static("\x00\x00")  # Protocol ID
s_static("\x00\x06")  # Length
s_static("\x01")      # Unit ID
s_static("\x03")      # Function code
s_group("register", values=[format(i, '04x') for i in range(0, 100)])
s_repeat("register", min=1, max=10)

🛠️ Herramientas

Herramienta Propósito Instalación
OpenClaw Hardening OT git clone
Pentagi Pentesting OT Docker
PLCsploit Explotación PLCs git clone
s7scan Escaneo S7comm git clone
Wireshark Análisis de tráfico wireshark.org
PLCscan Escaneo PLCs git clone
Modscan Escaneo Modbus git clone
Boofuzz Fuzzing pip install boofuzz
OpenPLC PLC simulador Docker

🔬 Laboratorio

Ver labs/lab-unidad7.md para el escenario completo.

Escenario: Entorno simulado con OpenPLC: 1. Instalar OpenPLC en Docker 2. Escanear con s7scan/modscan 3. Hardening con OpenClaw 4. Pentest con Pentagi 5. Documentar hallazgos y remediaciones

Entregable: Informe de hardening antes/después + hallazgos de pentest.

📚 Recursos Adicionales

📖 Bibliografía