鐵路通信系統(tǒng)中信息安全隱患與防范策略

1鐵路通信系統(tǒng)信息安全問(wèn)題1.1攻擊手段鐵路通信系統(tǒng)可能會(huì)面臨各種攻擊，攻擊類(lèi)型主要如下。（1）DDoS攻擊。通過(guò)向目標(biāo)服務(wù)器發(fā)送大量的請(qǐng)求流量，使其超負(fù)荷運(yùn)行而無(wú)法響應(yīng)合法用戶的請(qǐng)求。（2）僵尸網(wǎng)絡(luò)攻擊。黑客通過(guò)植入病毒或惡意軟件，將一些計(jì)算機(jī)設(shè)備變成僵尸網(wǎng)絡(luò)，用于發(fā)起攻擊或傳播病毒。（3）惡意軟件和病毒感染。黑客通過(guò)植入病毒或惡意軟件，竊取信息、破壞系統(tǒng)或進(jìn)行勒索等活動(dòng)[1]。（4）社交工程攻擊。黑客偽裝成信任的人或組織，誘騙目標(biāo)用戶提供敏感信息或執(zhí)行惡意操作。（5）內(nèi)部攻擊。員工、合作伙伴等內(nèi)部人員利用特權(quán)或漏洞，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行攻擊、竊取數(shù)據(jù)等。（6）其他攻擊手段。如拒絕服務(wù)攻擊、跨站點(diǎn)腳本攻擊、SQL注入攻擊等。1.2潛在攻擊目標(biāo)鐵路通信系統(tǒng)中包含大量敏感數(shù)據(jù)，如乘客個(gè)人信息、車(chē)票信息、調(diào)度信息、列車(chē)運(yùn)行信息等。如果黑客獲取這些數(shù)據(jù)，會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)和乘客的安全造成嚴(yán)重影響。例如，黑客可能利用這些數(shù)據(jù)實(shí)施釣魚(yú)攻擊、勒索勒貸等惡意行為，會(huì)給鐵路公司造成重大損失。同時(shí)，黑客也可能利用這些數(shù)據(jù)獲取乘客的身份信息和行蹤，進(jìn)行更為嚴(yán)重的身份盜竊和詐騙活動(dòng)，這會(huì)對(duì)乘客的財(cái)產(chǎn)和個(gè)人安全造成威脅。鐵路通信系統(tǒng)中的物理設(shè)備包含各種關(guān)鍵設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備[2]。這些設(shè)備可能存在漏洞和安全隱患，成為黑客攻擊的目標(biāo)。例如，黑客可以利用軟件漏洞，通過(guò)物理攻擊的方式，入侵服務(wù)器、路由器等設(shè)備，獲取系統(tǒng)管理員權(quán)限，進(jìn)而控制整個(gè)系統(tǒng)，嚴(yán)重情況下可能造成服務(wù)癱瘓或數(shù)據(jù)泄露等問(wèn)題。此外，黑客也可能利用設(shè)備間的通信漏洞進(jìn)行內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)滲透，竊取敏感信息或攻擊其他設(shè)備。2常用鐵路通信技術(shù)2.1鐵路業(yè)務(wù)方面在列車(chē)通信系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)列車(chē)運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行情況和運(yùn)行數(shù)據(jù)的高效傳遞，為列車(chē)工作人員提供語(yǔ)音服務(wù)，為乘客提供便利的出行方式，提升交通行業(yè)的發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度。在列車(chē)行車(chē)過(guò)程中，鐵路通信系統(tǒng)可以為列車(chē)運(yùn)行控制、車(chē)輛調(diào)度、安全防護(hù)等鐵路業(yè)務(wù)提供通信服務(wù)；在鐵路運(yùn)營(yíng)和維護(hù)過(guò)程中，鐵路通信系統(tǒng)為車(chē)輛行駛、設(shè)備監(jiān)測(cè)檢測(cè)、車(chē)輛運(yùn)輸、車(chē)輛養(yǎng)護(hù)等提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；在為乘客服務(wù)過(guò)程中，鐵路通信系統(tǒng)為乘客提供信息查詢服務(wù)和安全保障，提高乘客滿意度和鐵路系統(tǒng)服務(wù)水平。2.2電波和信息傳輸方面在鐵路電波和信息傳輸時(shí)，鐵路通信系統(tǒng)的高頻率信號(hào)傳輸具有資源豐富、承載信號(hào)多、傳輸效率高的突出特點(diǎn)。但低頻率信號(hào)傳輸路徑損耗較低、承載能力較差，在傳輸距離遠(yuǎn)時(shí)可能發(fā)生寬帶資源緊張的情況。應(yīng)結(jié)合鐵路實(shí)際的業(yè)務(wù)要求和業(yè)務(wù)特點(diǎn)，確定電波和信息傳輸頻率?；陔姴▊鬏斃碚摚话闱闆r下選擇1000Hz以下的電波傳輸頻率適合目前鐵路系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，在工作實(shí)踐中可以越區(qū)轉(zhuǎn)換以確保鐵路通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。建設(shè)基站時(shí)，控制基站和火車(chē)站距離約7m，確保基站和高鐵距離約3m。隨著通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，在5G時(shí)代鐵路通信系統(tǒng)將不斷采用更高的傳輸頻率，電波和信息傳輸距離將逐漸變小，同時(shí)基站密度會(huì)不斷大。但是在鐵路線路的隧道部分，地理環(huán)境特殊，高頻波使用效果較差。根據(jù)電波傳播特性，合理選擇電波頻率，有效控制傳輸路徑的損耗[3]。2.3網(wǎng)絡(luò)方面鐵路調(diào)度中心應(yīng)結(jié)合列車(chē)行車(chē)要求、通信頻率、鐵路業(yè)務(wù)等方面，進(jìn)行統(tǒng)一的工作規(guī)劃，促進(jìn)鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范化管理，實(shí)現(xiàn)鐵路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，為各種車(chē)載通信設(shè)備提供有效的網(wǎng)絡(luò)支持，實(shí)現(xiàn)列車(chē)跨局指揮和通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。由于無(wú)線電頻率資源有限，難以同時(shí)滿足鐵路各部門(mén)的無(wú)線通信需求，為有效預(yù)防鐵路通信網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，可以采用公眾通信網(wǎng)絡(luò)，以彌補(bǔ)鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的不足。2.4技術(shù)方面我國(guó)通信技術(shù)發(fā)展迅速、技術(shù)成熟，網(wǎng)絡(luò)速度峰值可達(dá)1000Mbit/s。5G技術(shù)加強(qiáng)和延伸了4G技術(shù)，并提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，加強(qiáng)了列車(chē)各部門(mén)聯(lián)系。5G技術(shù)不僅提高了信號(hào)接收速度，還提升了通信系統(tǒng)的容量和效率，但需要增加天線數(shù)量。高效利用密集的無(wú)線基站，可以提升資源利用效果。通過(guò)高頻和低頻信號(hào)的混合，在增加低頻覆蓋率的同時(shí)，充分發(fā)揮高頻優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)列車(chē)、乘客、線路的聯(lián)網(wǎng)互通。在應(yīng)用過(guò)程中，通信技術(shù)加強(qiáng)了鐵路不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效果，注重用戶通信體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)鐵路系統(tǒng)智能化通信[4]。該技術(shù)不僅擴(kuò)大了鐵路通信的覆蓋區(qū)域，還可為熱點(diǎn)區(qū)域和用戶提供更高效便捷的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，具有高效的傳播速度和流量。3鐵路通信系統(tǒng)信息安全隱患防范措施3.1通信網(wǎng)密碼技術(shù)應(yīng)用3.1.1傳輸和存儲(chǔ)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后再進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)，是密碼技術(shù)的最基本應(yīng)用。傳輸加密和存儲(chǔ)加密都能有效地使有價(jià)值數(shù)據(jù)在開(kāi)放空間或是意外泄露后仍能受到保護(hù)，避免發(fā)生數(shù)據(jù)泄露造成損失。數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的加密必須能夠進(jìn)行完整解密，可以使用對(duì)稱(chēng)密碼、非對(duì)稱(chēng)密碼和序列密碼。3.1.2認(rèn)證密碼技術(shù)常見(jiàn)應(yīng)用之一就是用于預(yù)分配密鑰作為可信標(biāo)識(shí)的身份認(rèn)證場(chǎng)景。在認(rèn)證過(guò)程中，通過(guò)密鑰的唯一性和認(rèn)證雙方密鑰的一致性確保認(rèn)證可靠。為提高主密鑰的安全性，主密鑰通常不會(huì)被暴露出來(lái)，而是使用主密鑰生成的初級(jí)密鑰或是二級(jí)密鑰進(jìn)行比對(duì)。同時(shí)，密鑰在認(rèn)證雙方本地都是加密存儲(chǔ)。認(rèn)證通過(guò)后，使用初級(jí)密鑰或二級(jí)密鑰對(duì)后續(xù)通信內(nèi)容進(jìn)行加密也是常見(jiàn)的措施。3.1.3數(shù)字簽名和數(shù)字證書(shū)數(shù)字簽名是一種特殊的身份認(rèn)證技術(shù)，通過(guò)使用非對(duì)稱(chēng)密碼對(duì)中的私鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，驗(yàn)證者以公鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)完整性和來(lái)源，同時(shí)具有發(fā)送者的不可抵賴(lài)性。常見(jiàn)的數(shù)字簽名算有RSA、數(shù)字簽名算法（DSA）等。數(shù)字證書(shū)是用于對(duì)公鑰進(jìn)行驗(yàn)證和身份認(rèn)證的一種機(jī)制，是由證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)（CA）頒發(fā)的加密文件。數(shù)字證書(shū)包含了公鑰、所有者的身份信息以及由CA機(jī)構(gòu)簽名的數(shù)字簽名。數(shù)字證書(shū)確保了公鑰的真實(shí)性和有效性，同時(shí)也提供了身份驗(yàn)證的信任鏈。3.1.4數(shù)字水印數(shù)字水印是一種將特定信息嵌入數(shù)字媒體（如圖像、音頻、視頻）中的技術(shù)。數(shù)字水印并不改變?cè)紨?shù)據(jù)的內(nèi)容，而是在其中嵌入一些隱藏的標(biāo)識(shí)信息，這些信息可以用來(lái)識(shí)別和驗(yàn)證媒體的來(lái)源、版權(quán)信息等。數(shù)字水印通常用于防止盜版、確保版權(quán)歸屬等目的。3.1.5綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)是鐵路通信系統(tǒng)中比較特殊的系統(tǒng)，體現(xiàn)在各專(zhuān)業(yè)在使用該系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)即視頻圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)，而視頻圖像數(shù)據(jù)往往有一定敏感性，在存儲(chǔ)、調(diào)用、圖像溯源等方面存在管理需求。因此，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在圖像數(shù)據(jù)存取權(quán)限、數(shù)字水印等方面有較強(qiáng)需要，但在既有系統(tǒng)中還存在一定薄弱環(huán)節(jié)，需要更有力的密碼技術(shù)來(lái)加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)用戶分布較廣，不限于通信專(zhuān)業(yè)范圍。為方便使用和密鑰管理，宜使用SM2非對(duì)稱(chēng)密鑰算法。若要進(jìn)一步簡(jiǎn)化密鑰管理，還可使用SM9的標(biāo)識(shí)密鑰算法。對(duì)于需要允許外部調(diào)用的圖像視頻文件，還需要研究數(shù)字水印技術(shù)以保障信息安全。3.2鐵路數(shù)據(jù)分類(lèi)分級(jí)保護(hù)3.2.1以國(guó)家要求為基礎(chǔ)嚴(yán)格遵守國(guó)家數(shù)據(jù)安全相關(guān)法律法規(guī)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性要求，將對(duì)不同級(jí)別數(shù)據(jù)全生命周期的安全保護(hù)要求作為鐵路數(shù)據(jù)安全保護(hù)的前提和基礎(chǔ)，深化鐵路數(shù)據(jù)安全治理體系，形成從數(shù)據(jù)管理到數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)全流程的安全框架，確保鐵路數(shù)據(jù)安全“合規(guī)”而行。3.2.2以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為參考（1）研究分析鐵路與其他行業(yè)在同類(lèi)數(shù)據(jù)級(jí)別上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。各行業(yè)在生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理的過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類(lèi)別既有重合也有不同，對(duì)比研究行業(yè)特色及數(shù)據(jù)分級(jí)保護(hù)規(guī)范，從數(shù)據(jù)分級(jí)要素的定義、級(jí)別劃分的規(guī)則，或數(shù)據(jù)內(nèi)容本身2個(gè)角度尋找鐵路與其他行業(yè)同類(lèi)數(shù)據(jù)在級(jí)別上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（2）在數(shù)據(jù)級(jí)別對(duì)應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，參考其他行業(yè)數(shù)據(jù)安全分級(jí)保護(hù)規(guī)范。整合各類(lèi)數(shù)據(jù)所有可參考的行業(yè)數(shù)據(jù)生命周期分級(jí)保護(hù)要求，對(duì)每一級(jí)別的數(shù)據(jù)選擇大部分行業(yè)都規(guī)定的要求作為本行業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的要求。參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)舉例：從數(shù)據(jù)定級(jí)方法出發(fā)，鐵路對(duì)S1～S4級(jí)數(shù)據(jù)的保護(hù)可參考金融行業(yè)1～4級(jí)數(shù)據(jù)、通信行業(yè)1～4級(jí)數(shù)據(jù)的保護(hù)規(guī)范。從數(shù)據(jù)內(nèi)容本身出發(fā)，鐵路對(duì)個(gè)人信息、企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及規(guī)劃等數(shù)據(jù)的保護(hù)，可參考金融、通信等行業(yè)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分類(lèi)分級(jí)保護(hù)要求。按此思路，找到鐵路數(shù)據(jù)與各行業(yè)數(shù)據(jù)在等級(jí)或類(lèi)別上存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并參考相應(yīng)的數(shù)據(jù)保護(hù)規(guī)范，在各級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)規(guī)范的參考結(jié)果中取交集。3.2.3以自身需求為導(dǎo)向結(jié)合鐵路業(yè)務(wù)特征、數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景等，補(bǔ)充符合本行業(yè)發(fā)展需求的個(gè)性化安全要求。鐵路相較其他行業(yè)，不僅產(chǎn)生和積累了大量旅客出行、貨運(yùn)物流等相關(guān)數(shù)據(jù)，還涉及調(diào)度指揮、生產(chǎn)作業(yè)等相關(guān)數(shù)據(jù)，因此，需要在參考行業(yè)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地增加其他保護(hù)措施。另外，跨國(guó)鐵路聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)打破了相關(guān)國(guó)家之間的信息交互壁壘，同時(shí)面臨著數(shù)據(jù)跨境傳輸?shù)陌踩珕?wèn)題，需監(jiān)控跨境數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)路徑和動(dòng)態(tài)流向。在整個(gè)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中，制定相應(yīng)的安全策略，定期進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，識(shí)別數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)隱患并消除，確保鐵路數(shù)據(jù)的保密性、完整性和可用性。最后，需在長(zhǎng)期實(shí)踐中持續(xù)修正、動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)生命周期安全分級(jí)保護(hù)規(guī)范，優(yōu)化數(shù)據(jù)安全防護(hù)策略，以滿足國(guó)家要求及業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求[5]。3.3加強(qiáng)通信網(wǎng)光纖傳輸保護(hù)3.3.1提升抗干擾能力在鐵路通信網(wǎng)建設(shè)中，需要保證光纖通信建設(shè)的安全性，不斷提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗干擾能力。在具體工作中，應(yīng)當(dāng)全面分析干擾光纖通信傳輸?shù)囊蛩兀瑥膬?nèi)外兩個(gè)方面著手，不斷提升光纖通信抗擊惡劣環(huán)境的能力。首先，要使用性能良好的材料，切實(shí)提升抗擊外界干擾的能力，工作人員在實(shí)際工作中一般會(huì)使用BT聚對(duì)苯二甲酸丁二酯，另外借助紫外固化油墨等材料。如今，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展過(guò)程中，人們正不斷改善光纖制作材料，加大材料研發(fā)力度。其次，全面控制傳輸風(fēng)險(xiǎn)?？刂苽鬏旓L(fēng)險(xiǎn)可以從軟、硬件著手。就軟件而言，要及時(shí)升級(jí)、優(yōu)化所使用的軟件。不斷拓展安全控制工作的內(nèi)涵，擴(kuò)大安全工作的范圍，采用安全操作的方式，按照安全監(jiān)控的實(shí)際需求，防止各種非法入侵行為。相關(guān)部門(mén)要結(jié)合具體的工作要求，設(shè)置對(duì)應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)限，在沒(méi)有取得權(quán)限的情況下，不能夠開(kāi)展具體的工作，還要制定出風(fēng)險(xiǎn)防控措施，防止風(fēng)險(xiǎn)蔓延，切實(shí)保護(hù)光纖通信的安全。就硬件而言，要做好更新和完善工作，結(jié)合相關(guān)輔助設(shè)備，做好維護(hù)和管理工作。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，要對(duì)通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做好檢查；當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的異常時(shí)，要盡快進(jìn)行更換。另外還要加大采購(gòu)資金的投入，及時(shí)更換陳舊的設(shè)備，提升設(shè)備運(yùn)行的效率，保障通信系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。3.3.2做好網(wǎng)絡(luò)通信管理為了確保鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸，需要制定出切實(shí)可行的通信管理措施，特別是在通信網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，要制定科學(xué)的措施來(lái)解決信號(hào)干擾的問(wèn)題。通過(guò)專(zhuān)家研討制定出科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案，深入明確建設(shè)目標(biāo)，以科學(xué)的方法來(lái)管理光纖通信傳輸，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)做好監(jiān)控，及時(shí)解決光纖通信傳輸中遇到的阻礙，讓信號(hào)能夠有效傳輸。另外，要加大對(duì)光纖傳輸?shù)谋O(jiān)控力度，防止它受到內(nèi)外各種因素的干擾。對(duì)于鐵路通信傳輸設(shè)備，安排電務(wù)部門(mén)的技術(shù)人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)維修，把鐵路、工程部門(mén)的設(shè)備納入鐵道通信系統(tǒng)，遵循對(duì)應(yīng)的工作標(biāo)準(zhǔn)，做到統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)管理。3.3.3做好光纖通信網(wǎng)絡(luò)的巡查工作在運(yùn)行光