DMODBUS：用于 Modbus 连接中的网络身份验证的区块链技术

《IEEE Latin America Transactions》：DMODBUS: Blockchain for Network Identity Validation in Modbus Connections

　　

第四次工业革命由信息技术（IT）和运营技术（OT）的融合推动，加速了工业创新，同时也使传统系统面临现代网络威胁。广泛采用的协议（如Modbus/TCP）缺乏内置的安全机制，因此容易受到攻击。本研究提出了一种名为DModbus的自适应安全层，通过集成区块链技术来增强Modbus通信的安全性。该架构引入了一种非侵入式的网关，使用基于权限的权威证明（PoA）区块链作为分布式且不可更改的设备身份记录册，从而在通信过程中实现强大的身份验证。通过概念验证（TRL 3）实验（模拟在Modbus TCP/IP环境中通过地址解析协议（ARP）欺骗进行中间人攻击）验证了这一方案的有效性。实验结果表明，DModbus能够实时检测到身份伪造尝试。性能分析显示，与未受保护的基线相比，平均延迟增加了91.3%。这种延迟增加意味着DModbus更适合用于非关键的实时应用，例如监控控制和数据采集（SCADA）系统，而非高速执行器，尤其是在面对严重且难以预测的攻击时，其安全性和鲁棒性得到了显著提升。主要贡献包括：(i) 使用区块链保护物联网（IIoT）设备的模型；(ii) 对基于权威证明（PoA）的OT网络中的开销进行定量评估；(iii) 验证去中心化身份管理作为工业通信中可行的安全层。