PHP を使用して Modbus TCP データの暗号化と復号化を実装する方法

PHP を使用して Modbus TCP のデータ暗号化と復号化を実装する方法

はじめに:
Modbus TCP は、産業用制御システムでデータを送信するために一般的に使用される産業用通信プロトコルです。ただし、通信はオープンであるため、データ セキュリティのリスクが生じる可能性があります。データの機密性を保護するために、暗号化アルゴリズムを使用して、Modbus TCP 通信で送信されるデータの暗号化と復号化を行うことができます。この記事では、PHP 言語を使用して Modbus TCP のデータ暗号化および復号化機能を実装する方法を紹介します。

1. Modbus TCP の概要
Modbus TCP は、TCP/IP プロトコルに基づく産業用通信プロトコルです。これにより、さまざまなデバイスがイーサネットまたはインターネット経由で通信できるようになり、データの読み取りおよび書き込み操作が可能になります。 Modbus TCP通信のデータ形式は、ファンクションコード、レジスタアドレス、データ長などの情報を含む16ビットのレジスタアドレス識別を用いたバイナリ伝送です。

2. データ暗号化と復号化の原理
Modbus TCP 通信では、送信データを暗号化することでデータの機密性を確保します。一般的に使用される暗号化アルゴリズムには、対称暗号化と非対称暗号化が含まれます。

1. 対称暗号化
   対称暗号化アルゴリズムでは、暗号化と復号化に同じキーが使用され、暗号化アルゴリズムと復号化アルゴリズムは元に戻すことができます。一般的に使用される対称暗号化アルゴリズムには、AES、DES などが含まれます。 Modbus TCP 通信では、対称暗号化アルゴリズムを使用して、送信データの暗号化と復号化を行うことができます。
2. 非対称暗号化
   非対称暗号化アルゴリズムでは、暗号化と復号化に公開キーと秘密キーが使用され、暗号化と復号化のアルゴリズムは元に戻すことができません。一般的に使用される非対称暗号化アルゴリズムには、RSA、DSA などが含まれます。 Modbus TCP 通信では、非対称暗号化アルゴリズムを使用して、送信データの暗号化と復号化を行うことができます。

3. PHP を使用してデータの暗号化と復号化を実装する
PHP 言語を使用して Modbus TCP データの暗号化と復号化を実装する前に、まず Crypt_RSA ライブラリをインストールする必要があります。 Composer を介してインストールし、次のコマンドを使用できます。

composer require phpseclib/phpseclib

1. 対称暗号化の実装
   以下は、AES アルゴリズムを使用して Modbus TCP データを暗号化および復号化するためのサンプル コードです。

   // 加密
   $key = '1234567890abcdef';
   $plaintext = 'Modbus TCP data to encrypt';
   
   $ciphertext = openssl_encrypt($plaintext, 'AES-128-CBC', $key, OPENSSL_RAW_DATA, '1234567890abcdef');
   $encryptedData = base64_encode($ciphertext);
   
   // 解密
   $deciphertext = base64_decode($encryptedData);
   $data = openssl_decrypt($deciphertext, 'AES-128-CBC', $key, OPENSSL_RAW_DATA, '1234567890abcdef');

2. 非対称暗号化の実装
   次は、RSA アルゴリズムを使用して Modbus TCP データを暗号化および復号化するためのサンプル コードです:

   // 加密
   $publicKey = '-----BEGIN PUBLIC KEY-----
   MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDVl/xqRyLcHUyVzDm6vHVb+3Tb
   gJVnEwPHMD/L2D4IDRRh88/fN9uZF2yN4W3rl5vpDEyTQqyutWYS+jD7hr/R6h7o
   D7yYaowIxL7eYqzA4foPgIa1YXRWVY+0+KGuk3RB2tZm2yrLzYbXq7OeOgZMJW1g
   SW+x9Z79+Xeq4dHJswIDAQAB
   -----END PUBLIC KEY-----';
   
   $privateKey = '-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
   MIICXQIBAAKBgQDVl/xqRyLcHUyVzDm6vHVb+3TbgJVnEwPHMD/L2D4IDRRh88/f
   N9uZF2yN4W3rl5vpDEyTQqyutWYS+jD7hr/R6h7oD7yYaowIxL7eYqzA4foPgIa1
   YXRWVY+0+KGuk3RB2tZm2yrLzYbXq7OeOgZMJW1gSW+x9Z79+Xeq4dHJswIDAQAB
   AoGBAJcCf/zFt3k26hERDq9cBmPM4C3Tae/QK6xGMWH3+weZyD9Y6THg3Xugwv6q
   3FxcJxxb0BZHyx3Yuet8DKWHTq+u30yWsHEIo6XF0vJ+yc4tRUP02BgAX7pfVi/Z
   tw6e3YCVczpBgFhFpWLUtSd+4ohUKVSrO68OUetHzhmbt0+BAkEA/kH8dcog/wZ+
   xrgLHD3NazbN8atZXnB3qvLlL+Ev8nL1izLq5KjVk5tr4DYVz9mYqYynrd2zIZfe
   mXvY5F6/NwJBAOzHnlyJDg1RlcJUbMBiYZpQfUm5w9Kej14C6dPn0+vunHZA5Uyl
   8L+HXPCHu8rIYPb4a6blPbbtKs+8pU8E0qUCQGY33hxijhMOQ+2xP+VopquY4l76
   PLVnoz/n4cA81FUsMRP5+N+XwxTKAuhbq823ReYK56d/iafU9cZzT4EPsvMCQQCj
   0s1LjNzhJiOMBClees5kNrRVEcUIYJ6SRTG0U3XK4SynlcD6kUVP3V5Xnnw8v6KY
   mXTAd5O6ladvONpbcSfDAkASfwoGSjKga3WDvWJS5PW4KjAUsJD210AEx2f2zovc
   fIEunQKoToRuSVz8+WfYa/oBuKNU3K1Df6JMaTe6Jojf
   -----END RSA PRIVATE KEY-----';
   
   $plaintext = 'Modbus TCP data to encrypt';
   
   $encryptedData = '';
   openssl_public_encrypt($plaintext, $encryptedData, $publicKey);
   
   // 解密
   $decryptedData = '';
   openssl_private_decrypt($encryptedData, $decryptedData, $privateKey);

   結論:
   PHP 言語と対称暗号アルゴリズムまたは非対称暗号アルゴリズムを使用することにより、Modbus TCP 通信で送信されるデータを暗号化および復号することができ、データのセキュリティと機密性が向上します。実際のアプリケーションでは、通信データのセキュリティを確保するために、ニーズに応じて適切な暗号化アルゴリズムとキーを選択できます。

   以上がPHP を使用して Modbus TCP データの暗号化と復号化を実装する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。