CN102236765B - 一种可编程逻辑控制器安全保护的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可编程逻辑控制器安全保护的方法，根据预设的安全配置信息判断待上载的数据信息是否允许被上载，得出判断结果；当所述判断结果为否时，拒绝本次上载操作，且根据所述预设的安全配置信息销毁所述数据信息中的相应数据。相应的，本发明还提供了一种可编程逻辑控制器，在用户强行上载禁止上载的数据信息时，针对性的销毁PLC中关键程序和数据段，达到保护PLC中核心程序和数据的安全性的目的，适用于对用户程序和应用数据保密要求高的场合。

Description

一种可编程逻辑控制器安全保护的方法及装置

技术领域

本发明涉及可编程逻辑控制器，尤其涉及一种可编程逻辑控制器安全保护的方法及装置。

背景技术

可编程逻辑控制器（PLC，Program Logic Controller）广泛应用于工业自动化领域，其软件系统主要包括系统程序、用户程序以及相应的系统数据和应用数据。其中，系统程序用于对PLC系统进行控制管理，由PLC制造厂商提供，由制造厂商编制或者软件制造商编制；用户程序是根据生产过程控制的具体要求，由自动化工程应用或自动化设备供应商的专业技术人员使用制造厂商提供的编程语言设计开发的应用程序，经调试测试完成后，交付最终制造级的用户使用；系统数据是系统程序运行时配套的数据，影响到系统运行的性能；应用数据是根据生产过程控制的具体要求而设置的一些参数数据，比如工艺参数和配方数据等，以及在实际生产控制过程中产生的一些参数数据。

基于PLC（包含系统程序）进行自动化设备与系统的开发，并将其开发出的自动化设备与系统多次复制销售，这种模式广泛存在于专业分工明确的自动化装备应用行业。使用PLC进行二次开发的人员和企业通常需要长期研究所属领域的工艺、制程，才能开发出相应的自动化控制程序（即用户程序），才能调试出相关参数数据。这些系统数据、用户程序和应用数据的产出需要付出很多的智力劳动，有些工艺参数和配方甚至需要大量资金投入才能获取，属于其企业的核心技术秘密，应该得到保护。

然而，PLC产品作为一种通用部件，各个品牌型号的PLC都能在市面上自由获取，PLC组态工具允许用户从已经加载过用户程序的PLC中上载相关数据信息，这个功能作为PLC系统的传统功能本身是为了便于用户调试程序，但同时也使得存储于PLC中的系统数据、用户程序和应用数据能较容易地从PLC中上载到个人电脑上的组态工具中进行分析破解甚至篡改，使得系统数据、用户程序和应用数据的安全性得不到保障，容易损害程序开发者和生产制造商的利益。例如，被窃取的系统数据、用户程序和应用数据可能被提供给竞争对手造成不正当的竞争，尤其是一些高保密的工艺参数和配方数据的泄露将会导致生产制造商的重大损失。针对这部分用户对于其开发的用户程序的安全性需求，需要设计具有满足这种需求的PLC。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例提供了一种可编程逻辑控制器安全保护的方法及装置，能解决现有PLC中数据信息易被上载到PLC组态工具而造成的数据泄露和篡改问题。

为了达到上述技术效果，本发明实施例提供了一种可编程逻辑控制器安全保护的方法，包括：

根据预设的安全配置信息判断待上载的数据信息是否允许被上载，得出判断结果；所述预设的安全配置信息包括至少一个数据信息的防护标识、销毁起始地址和销毁结束地址；一个所述数据信息对应至少一个防护标识，一个防护标识对应所述数据信息的一个销毁起始地址和一个销毁结束地址；

当所述判断结果为否时，拒绝本次上载操作，且根据所述预设的安全配置信息销毁所述数据信息中的相应数据。

优选的，所述数据信息包括系统数据、用户程序和应用数据中的一种或多种。

优选的，所述方法还包括：

对PLC内存储的数据信息及安全配置信息进行加/解密处理；

对PLC与外部通信过程中传输的数据信息进行加/解密处理。

相应的，本发明实施例还提供了一种可编程逻辑控制器装置，包括通信端口、主处理模块和存储模块，所述通信端口用于连接外部设备，所述存储模块包括数据块，所述数据块用于存储数据信息，所述主处理模块分别与所述通信端口和所述存储模块相连，用于控制所述存储模块中数据信息的运行及处理所述通信端口的通信数据，其中：

所述存储模块还包括系统安全块，所述系统安全块用于存储安全配置信息；所述安全配置信息包括至少一个数据信息的防护标识、销毁起始地址和销毁结束地址；一个所述数据信息对应至少一个防护标识，一个防护标识对应所述数据信息的一个销毁起始地址和一个销毁结束地址；

所述主处理模块中包括通信模块和自毁管理模块，所述自毁管理模块用于当所述数据块中存储的数据信息通过所述通信模块上载时，根据所述系统安全块中存储的安全配置信息判断所上载的数据信息是否允许被上载，当判断结果为否时，其控制所述通信模块拒绝本次上载操作，并根据所述系统安全块中存储的安全配置信息销毁所述数据信息中的相应数据。

优选的，所述数据块包括：

系统数据块，用于存储系统数据信息；

用户程序块，用于存储用户程序数据信息；

应用数据块，用户存储应用数据信息。

优选的，所述主处理模块还包括：

数据加/解密处理模块，用于对所述存储模块内存储的数据信息及安全配置信息进行加/解密处理；

通信加/解密处理模块，用于对所述通信模块在通信过程中传输的数据信息进行加/解密处理。

本发明实施例，在PLC中的存储模块中设置系统安全块，用于存储安全配置信息，在主处理模块中设置自毁管理模块，用于当用户在对PLC内的数据信息进行上载操作时，根据所述系统安全块中存储的安全配置信息判断所上载的数据信息是否允许被上载，当判断结果为否时，自毁管理模块控制所述通信模块拒绝本次上载操作，并根据所述系统安全块中存储的安全配置信息针对性销毁所述数据信息中的关键数据段，达到保护PLC中核心程序和数据的安全性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中可编程逻辑控制器安全保护的方法的一种流程示意图；

图2是本发明实施例中可编程逻辑控制器装置的一种结构示意图；

图3是本发明实施例中可编程逻辑控制器装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种可编程逻辑控制器安全保护的方法及装置，在PLC中的存储模块中设置系统安全块，用于存储安全配置信息，所述安全配置信息包含销毁触发条件和销毁执行目标配置，在主处理模块中设置自毁管理模块，用于当用户在对PLC内的数据信息进行上载操作时，根据所述系统安全块中存储的安全配置信息判断所上载的数据信息是否允许被上载，当判断结果为否时，自毁管理模块控制通信模块拒绝本次上载操作，且其根据所述系统安全块中存储的安全配置信息针对性销毁所述数据信息中的关键数据段，达到保护PLC中核心程序和数据的安全性的目的，所述数据信息包括系统数据、用户程序和应用数据中的一种或多种。

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

参见图1，为本发明实施例中可编程逻辑控制器安全保护的方法的一种流程示意图，所述可编程逻辑控制器安全保护的方法包括如下步骤：

步骤101：根据预设的安全配置信息判断待上载的数据信息是否允许被上载，得出判断结果；

所述预设的安全配置信息是在PLC组态工具中配置并下载到PLC中的，其包括至少一个数据信息的防护标识、销毁起始地址和销毁结束地址，所述防护标识用于定义数据信息是否允许被上载，即销毁触发条件，而所述销毁起始地址和销毁结束地址为销毁执行目标配置。其中的每一个数据信息对应至少一个防护标识，一个防护标识对应所述数据信息的一个销毁起始地址和一个销毁结束地址，所述销毁起始地址和销毁结束地址是PLC应用开发者依据其在开发中遇到的工厂关键技术位置确定的。所述数据信息包括系统数据、用户程序和应用数据中的一种或多种。所述待上载数据信息指用户准备从PLC中上载到电脑端PLC组态工具中的数据信息。

步骤102：当步骤101中得出的判断结果为否时，拒绝本次上载操作，且根据所述预设的安全配置信息销毁所述数据信息中的相应数据，即当步骤101中根据安全配置信息判断出用户上载的系统数据或用户程序或应用数据是不允许被上载的数据信息时，PLC拒绝执行上载操作，且根据安全配置信息中该数据的防护标识对应的数据信息的销毁起始地址和销毁结束地址，在PLC中销毁相应系统数据或用户程序或应用数据的关键数据段，所述销毁方式可以为删除，使得被删除数据原物理位置上的数据初始化为全0序列或全1序列，经过该删除动作，该物理位置的数据丧失原有的组合以及还原的可能性。而当步骤101中得出的判断结果为是时，执行本次上载操作。

为了使本发明实施例安全保护方法更完善，所述可编程逻辑控制器PLC装置安全保护的方法还可以包括：

对PLC内存储的数据信息及安全配置信息进行加/解密处理，以防止用户通过拆解等方式窃取这些程序、数据和配置，数据加/解密算法可以采用DES（Data Encryption Standard）或者RC4等算法。

另外还可以对PLC与外部通信过程中传输的数据信息进行加/解密处理，以防止程序和数据在传输过程中被窃听，通信加/解密算法可以采用DES（Data Encryption Standard）或者RC4等算法。

实施本发明实施例中的方法，在PLC处理任何来自PLC组态工具对PLC内的数据信息进行上载操作时，根据预设的安全配置信息判断所上载的数据信息是否允许被上载，当所述判断结果为否时，根据所述预设安全配置信息针对性销毁所述数据信息中的关键数据段，能保护PLC中核心程序和数据的安全性。

下面结合图2、图3介绍本发明实施例中可编程逻辑控制器装置的结构。

参见图2，为本发明实施例中可编程逻辑控制器装置的一种结构示意图，所述可编程逻辑控制器装置包括：通信端口1、主处理模块2和存储模块3，所述通信端口1用于连接外部设备，如个人电脑或PLC组态工具；所述存储模块3包括数据块31，所述数据块31用于存储数据信息，所述数据信息包括系统数据、用户程序和应用数据中的一种或多种；所述主处理模块2分别与所述通信端口1和所述存储模块3相连，用于控制所述存储模块3中数据信息的运行及处理所述通信端口1的通信数据，其中：

所述存储模块3还包括系统安全块32，所述系统安全块32用于存储安全配置信息，所述安全配置信息是在PLC组态工具中配置并下载到PLC中的，PLC组态工具不提供上载该系统安全块32的功能，PLC也不支持PLC组态工具对该系统安全块32进行读取访问。所述系统安全块32中的安全配置信息包括至少一个数据信息的防护标识、销毁起始地址和销毁结束地址，所述防护标识用于定义数据信息是否允许被上载，即销毁触发条件，而所述销毁起始地址和销毁结束地址为销毁执行目标配置。其中每一个所述数据信息对应至少一个防护标识，一个防护标识对应所述数据信息的一个销毁起始地址和一个销毁结束地址。

所述主处理模块2中包括通信模块21和自毁管理模块22，所述自毁管理模块22用于当所述数据块31中存储的数据信息通过所述通信模块21上载时，根据所述系统安全块32中存储的安全配置信息判断所上载的数据信息是否允许被上载，当判断结果为是时，执行此次上载操作，当判断结果为否时，所述自毁管理模块22控制所述通信模块拒绝本次上载操作，且其根据所述系统安全块中存储的安全配置信息销毁所述数据信息中的相应数据。即当自毁管理模块22根据安全配置信息判断出用户通过所述通信模块21上载的系统数据或用户程序或应用数据是不允许被上载的数据信息时，根据安全配置信息中该数据的防护标识对应的数据信息的销毁起始地址和销毁结束地址，在数据块31中销毁相应系统数据或用户程序或应用数据的关键数据段，所述销毁方式可以为删除，使得被删除数据原物理位置上的数据初始化为全0序列或全1序列，经过该删除动作，该物理位置的数据丧失原有的组合以及还原的可能性。

参见图3，为本发明实施例中可编程逻辑控制器装置的另一种结构示意图，在图2的基础上，本实施例中所述数据块31进一步包括：系统数据块311，用于存储系统数据信息；用户程序块312，用于存储用户程序数据信息；应用数据块313，用户存储应用数据信息。

所述主处理模块2还包括：

数据加/解密处理模块23，用于对所述存储模块3内存储的数据信息及安全配置信息进行加/解密处理，以防止用户通过拆解等方式窃取这些程序、数据和配置，数据加/解密算法可以采用DES（Data Encryption Standard）或者RC4等算法。

通信加/解密处理模块24，分别与所述数据加/解密处理模块24、所述自毁管理模块22和所述通信模块21相连，用于对所述通信模块21在通信过程中传输的数据信息进行加/解密处理，以防止程序和数据在传输过程中被窃听，通信加/解密算法可以采用DES（DataEncryption Standard）或者RC4等算法。

在图2和图3的可编程逻辑控制器装置结构中，所述存储模块3可以为非易失存储器，如：EEPROM或铁电存储器，存储模块3中的系统安全块32中的安全配置信息配置情况可如表一所示，其配置了销毁触发条件和对应的销毁执行目标，所述防护标识用于定义数据信息是否允许被上载，即销毁触发条件，而所述销毁起始地址和销毁结束地址为销毁执行目标配置：

表一：

从上述系统安全块32中的安全配置信息表可以看出，所述系统数据、用户程序和应用数据分别配置有防护标识位，其中逻辑1表示使能上载防护，也就是防护标识位被用户设置为1的时候，所述系统数据、用户程序和应用数据是允许被上载的；逻辑0表示禁止上载防护，也就是防护标识位被用户设置为0的时候，所述系统数据、用户程序和应用数据是不允许被上载的，并且会触发销毁管理模块销毁相应的程序或数据。例如，当某应用程序上载防护标识设置为0的时候，一旦发现用户强行上载所述应用程序，将会触发自毁管理模块22对所述应用程序中的关键序列执行销毁动作，其中关键序列对应于安全系统块32中的安全配置信息表中应用程序块销毁起始地址和应用程序块销毁结束地址之间的序列。

本实施例只是示例一种典型的系统安全块32中安全配置信息的配置方式，具体实施中可以修改和重新组合数据结构及标识定义。例如，上表中所述的防护标识位逻辑设置为1和0对应的动作（使能或禁止）完全可以由用户自由定义，如可定义为：系统数据防护标识位设置为1可以被定义为禁止系统数据上载防护，而0定义为使能系统数据上载防护。上表是对应用程序、系统数据和应用数据设置防护标识，在实践操作中，还可以对整个应用程序块、系统数据块和应用数据块设置防护标识，此时若应用程序块、系统数据块或应用数据块设置为禁止上载防护时，用于强行上载对应块中任意数据就会触发销毁执行操作。

另外，对应一个数据信息或一个数据块，系统安全块配置表中还可以设置多个防护标识，每一个防护标识分别对应所述数据信息或数据块的一个销毁起始地址和一个销毁结束地址，即每一个防护标识分别对应相应数据信息或数据库中的一段关键程序，这段关键程序为所述销毁起始地址和销毁结束地址之间的序列。其中，所述数据信息包括系统数据、用户程序和应用数据等，所述数据块包括系统数据块、用户程序块和应用数据块等。

其中，系统安全块32中的安全配置信息只能从PLC组态工具中配置并下载（从PLC组态工具中加载到PLC中），PLC组态工具不提供上载（从PLC中加载到组态工具中）该系统安全块中数据的功能，PLC也不支持PLC组态工具对该系统安全块的读取访问。PLC组态工具对系统安全块32中安全配置信息的组态过程，可以是在PLC组态工具中设定前述表一中内容相关的表格界面，由自动化工程开发者根据自身工程技术需要填备，填备完成后，便可从PLC组态工具中下载此安全配置信息到PLC中，在实施安全配置信息下载时自动执行PLC内的用户程序块、应用数据块和系统数据块清除动作，因为PLC内系统安全块、系统数据块、用户程序块、应用数据块是依次下载的，系统安全块不能够被上载和读取以防止被破解，也不能够重新下载以更改原始的系统安全块，如果用户强行重新下载系统安全快，将会清除其他程序块和数据块，以保证PLC内数据的安全性。

由于本发明实施例中，系统安全块中配置有激活自毁管理模块实施销毁的条件即销毁目标范围，在用户强行上载不允许上载的数据信息时，可针对性的销毁PLC装置的关键程序和数据段，为了防止用户不清楚本保护功能而造成的误操作，使PLC装置中关键程序或数据造成不可还原性的销毁，而造成损失，设备开发者可以根据需要在说明书中告知用户允许上载修改哪些数据，不允许上载哪些数据，使得设备的维护级别和灵活性得意保证。

本发明实施例中的PLC装置保留了传统的上载功能，同时具有系统安全块和自毁管理模块，系统安全块中配置有激活自毁管理模块实施销毁动作的条件以及对应的销毁目标的范围的安全配置信息，可以在用户强行上载禁止上载的数据信息时，针对性的销毁PLC中关键程序和数据段，保护了核心程序和数据的安全性。

实施本发明实施例，在PLC中的存储模块中设置系统安全块，用于存储安全配置信息，在主处理模块中设置自毁管理模块，用于当用户在对PLC内的数据信息进行上载操作时，根据所述系统安全块中存储的安全配置信息判断所上载的数据信息是否允许被上载，当判断结果为否时，自毁管理模块控制通信模块拒绝本次上载操作，且其根据所述系统安全块中存储的安全配置信息针对性销毁所述数据信息中的关键数据段，达到保护PLC中核心程序和数据的安全性的目的，适用于对用户程序和应用数据保密要求高的场合。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

Claims (6)

1.一种可编程逻辑控制器安全保护的方法，其特征在于，包括：

根据预设的安全配置信息判断待上载的数据信息是否允许被上载，得出判断结果；所述预设的安全配置信息包括至少一个数据信息的防护标识、销毁起始地址和销毁结束地址；一个所述数据信息对应至少一个防护标识，一个防护标识对应所述数据信息的一个销毁起始地址和一个销毁结束地址；

当所述判断结果为否时，拒绝本次上载操作，且根据所述预设的安全配置信息销毁所述数据信息中的相应数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据信息包括系统数据、用户程序和应用数据中的一种或多种。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对可编程逻辑控制器PLC内存储的数据信息及安全配置信息进行加/解密处理；

对PLC与外部通信过程中传输的数据信息进行加/解密处理。

4.一种可编程逻辑控制器装置，包括通信端口、主处理模块和存储模块，所述通信端口用于连接外部设备，所述存储模块包括数据块，所述数据块用于存储数据信息，所述主处理模块分别与所述通信端口和所述存储模块相连，用于控制所述存储模块中数据信息的运行及处理所述通信端口的通信数据，其特征在于：

所述存储模块还包括系统安全块，所述系统安全块用于存储安全配置信息；所述安全配置信息包括至少一个数据信息的防护标识、销毁起始地址和销毁结束地址；一个所述数据信息对应至少一个防护标识，一个防护标识对应所述数据信息的一个销毁起始地址和一个销毁结束地址；

所述主处理模块中包括通信模块和自毁管理模块，所述自毁管理模块用于当所述数据块中存储的数据信息通过所述通信模块上载时，根据所述系统安全块中存储的安全配置信息判断所上载的数据信息是否允许被上载，当判断结果为否时，其控制所述通信模块拒绝本次上载操作，并根据所述系统安全块中存储的安全配置信息销毁所述数据信息中的相应数据。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据块包括：

系统数据块，用于存储系统数据信息；

用户程序块，用于存储用户程序数据信息；

应用数据块，用户存储应用数据信息。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主处理模块还包括：

数据加/解密处理模块，用于对所述存储模块内存储的数据信息及安全配置信息进行加/解密处理；

通信加/解密处理模块，分别与所述数据加/解密处理模块、所述自毁管理模块和所述通信模块相连，用于对所述通信模块在通信过程中传输的数据信息进行加/解密处理。