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)信息安全問題1.1攻擊手段鐵路通信系統(tǒng)可能會面臨各種攻擊，攻擊類型主要如下。（1）DDoS攻擊。通過向目標服務器發(fā)送大量的請求流量，使其超負荷運行而無法響應合法用戶的請求。（2）僵尸網(wǎng)絡攻擊。黑客通過植入病毒或惡意軟件，將一些計算機設備變成僵尸網(wǎng)絡，用于發(fā)起攻擊或傳播病毒。（3）惡意軟件和病毒感染。黑客通過植入病毒或惡意軟件，竊取信息、破壞系統(tǒng)或進行勒索等活動[1]。（4）社交工程攻擊。黑客偽裝成信任的人或組織，誘騙目標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)部人員利用特權或漏洞，對系統(tǒng)進行攻擊、竊取數(shù)據(jù)等。（6）其他攻擊手段。如拒絕服務攻擊、跨站點腳本攻擊、SQL注入攻擊等。1.2潛在攻擊目標鐵路通信系統(tǒng)中包含大量敏感數(shù)據(jù)，如乘客個人信息、車票信息、調(diào)度信息、列車運行信息等。如果黑客獲取這些數(shù)據(jù)，會對鐵路運營和乘客的安全造成嚴重影響。例如，黑客可能利用這些數(shù)據(jù)實施釣魚攻擊、勒索勒貸等惡意行為，會給鐵路公司造成重大損失。同時，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，進行更為嚴重的身份盜竊和詐騙活動，這會對乘客的財產(chǎn)和個人安全造成威脅。鐵路通信系統(tǒng)中的物理設備包含各種關鍵設備和網(wǎng)絡設備[2]。這些設備可能存在漏洞和安全隱患，成為黑客攻擊的目標。例如，黑客可以利用軟件漏洞，通過物理攻擊的方式，入侵服務器、路由器等設備，獲取系統(tǒng)管理員權限，進而控制整個系統(tǒng)，嚴重情況下可能造成服務癱瘓或數(shù)據(jù)泄露等問題。此外，黑客也可能利用設備間的通信漏洞進行內(nèi)部網(wǎng)絡滲透，竊取敏感信息或攻擊其他設備。2常用鐵路通信技術2.1鐵路業(yè)務方面在列車通信系統(tǒng)可以實時監(jiān)測列車運行情況，實現(xiàn)列車運行情況和運行數(shù)據(jù)的高效傳遞，為列車工作人員提供語音服務，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。在列車行車過程中，鐵路通信系統(tǒng)可以為列車運行控制、車輛調(diào)度、安全防護等鐵路業(yè)務提供通信服務；在鐵路運營和維護過程中，鐵路通信系統(tǒng)為車輛行駛、設備監(jiān)測檢測、車輛運輸、車輛養(yǎng)護等提供數(shù)據(jù)傳輸服務；在為乘客服務過程中，鐵路通信系統(tǒng)為乘客提供信息查詢服務和安全保障，提高乘客滿意度和鐵路系統(tǒng)服務水平。2.2電波和信息傳輸方面在鐵路電波和信息傳輸時，鐵路通信系統(tǒng)的高頻率信號傳輸具有資源豐富、承載信號多、傳輸效率高的突出特點。但低頻率信號傳輸路徑損耗較低、承載能力較差，在傳輸距離遠時可能發(fā)生寬帶資源緊張的情況。應結合鐵路實際的業(yè)務要求和業(yè)務特點，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，在工作實踐中可以越區(qū)轉(zhuǎn)換以確保鐵路通信系統(tǒng)的服務質(zhì)量。建設基站時，控制基站和火車站距離約7m，確保基站和高鐵距離約3m。隨著通信技術的不斷進步，在5G時代鐵路通信系統(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，同時基站密度會不斷大。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)絡方面鐵路調(diào)度中心應結合列車行車要求、通信頻率、鐵路業(yè)務等方面，進行統(tǒng)一的工作規(guī)劃，促進鐵路通信網(wǎng)絡的規(guī)范化管理，實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，為各種車載通信設備提供有效的網(wǎng)絡支持，實現(xiàn)列車跨局指揮和通信網(wǎng)絡服務。由于無線電頻率資源有限，難以同時滿足鐵路各部門的無線通信需求，為有效預防鐵路通信網(wǎng)絡安全問題，可以采用公眾通信網(wǎng)絡，以彌補鐵路通信網(wǎng)絡的不足。2.4技術方面我國通信技術發(fā)展迅速、技術成熟，網(wǎng)絡速度峰值可達1000Mbit/s。5G技術加強和延伸了4G技術，并提高了網(wǎng)絡傳輸速度，加強了列車各部門聯(lián)系。5G技術不僅提高了信號接收速度，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。高效利用密集的無線基站，可以提升資源利用效果。通過高頻和低頻信號的混合，在增加低頻覆蓋率的同時，充分發(fā)揮高頻優(yōu)勢，實現(xiàn)列車、乘客、線路的聯(lián)網(wǎng)互通。在應用過程中，通信技術加強了鐵路不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效果，注重用戶通信體驗，實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)智能化通信[4]。該技術不僅擴大了鐵路通信的覆蓋區(qū)域，還可為熱點區(qū)域和用戶提供更高效便捷的數(shù)據(jù)傳輸服務，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)密碼技術應用3.1.1傳輸和存儲對數(shù)據(jù)進行加密后再進行傳輸和存儲，是密碼技術的最基本應用。傳輸加密和存儲加密都能有效地使有價值數(shù)據(jù)在開放空間或是意外泄露后仍能受到保護，避免發(fā)生數(shù)據(jù)泄露造成損失。數(shù)據(jù)傳輸和存儲的加密必須能夠進行完整解密，可以使用對稱密碼、非對稱密碼和序列密碼。3.1.2認證密碼技術常見應用之一就是用于預分配密鑰作為可信標識的身份認證場景。在認證過程中，通過密鑰的唯一性和認證雙方密鑰的一致性確保認證可靠。為提高主密鑰的安全性，主密鑰通常不會被暴露出來，而是使用主密鑰生成的初級密鑰或是二級密鑰進行比對。同時，密鑰在認證雙方本地都是加密存儲。認證通過后，使用初級密鑰或二級密鑰對后續(xù)通信內(nèi)容進行加密也是常見的措施。3.1.3數(shù)字簽名和數(shù)字證書數(shù)字簽名是一種特殊的身份認證技術，通過使用非對稱密碼對中的私鑰對數(shù)據(jù)進行簽名，驗證者以公鑰對數(shù)據(jù)進行檢驗，確認完整性和來源，同時具有發(fā)送者的不可抵賴性。常見的數(shù)字簽名算有RSA、數(shù)字簽名算法（DSA）等。數(shù)字證書是用于對公鑰進行驗證和身份認證的一種機制，是由證書頒發(fā)機構（CA）頒發(fā)的加密文件。數(shù)字證書包含了公鑰、所有者的身份信息以及由CA機構簽名的數(shù)字簽名。數(shù)字證書確保了公鑰的真實性和有效性，同時也提供了身份驗證的信任鏈。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。數(shù)字水印并不改變原始數(shù)據(jù)的內(nèi)容，而是在其中嵌入一些隱藏的標識信息，這些信息可以用來識別和驗證媒體的來源、版權信息等。數(shù)字水印通常用于防止盜版、確保版權歸屬等目的。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)在各專業(yè)在使用該系統(tǒng)時所產(chǎn)生的大量業(yè)務數(shù)據(jù)即視頻圖像數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)內(nèi)，而視頻圖像數(shù)據(jù)往往有一定敏感性，在存儲、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)存取權限、數(shù)字水印等方面有較強需要，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來加強數(shù)據(jù)安全。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)用戶分布較廣，不限于通信專業(yè)范圍。為方便使用和密鑰管理，宜使用SM2非對稱密鑰算法。若要進一步簡化密鑰管理，還可使用SM9的標識密鑰算法。對于需要允許外部調(diào)用的圖像視頻文件，還需要研究數(shù)字水印技術以保障信息安全。3.2鐵路數(shù)據(jù)分類分級保護3.2.1以國家要求為基礎嚴格遵守國家數(shù)據(jù)安全相關法律法規(guī)及國家標準強制性要求，將對不同級別數(shù)據(jù)全生命周期的安全保護要求作為鐵路數(shù)據(jù)安全保護的前提和基礎，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)運營全流程的安全框架，確保鐵路數(shù)據(jù)安全“合規(guī)”而行。3.2.2以行業(yè)標準為參考（1）研究分析鐵路與其他行業(yè)在同類數(shù)據(jù)級別上的對應關系。各行業(yè)在生產(chǎn)、經(jīng)營、管理的過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類別既有重合也有不同，對比研究行業(yè)特色及數(shù)據(jù)分級保護規(guī)范，從數(shù)據(jù)分級要素的定義、級別劃分的規(guī)則，或數(shù)據(jù)內(nèi)容本身2個角度尋找鐵路與其他行業(yè)同類數(shù)據(jù)在級別上的對應關系。（2）在數(shù)據(jù)級別對應關系的基礎上，參考其他行業(yè)數(shù)據(jù)安全分級保護規(guī)范。整合各類數(shù)據(jù)所有可參考的行業(yè)數(shù)據(jù)生命周期分級保護要求，對每一級別的數(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)應滿足的要求。參考行業(yè)標準舉例：從數(shù)據(jù)定級方法出發(fā)，鐵路對S1～S4級數(shù)據(jù)的保護可參考金融行業(yè)1～4級數(shù)據(jù)、通信行業(yè)1～4級數(shù)據(jù)的保護規(guī)范。從數(shù)據(jù)內(nèi)容本身出發(fā)，鐵路對個人信息、企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及規(guī)劃等數(shù)據(jù)的保護，可參考金融、通信等行業(yè)對這些數(shù)據(jù)的分類分級保護要求。按此思路，找到鐵路數(shù)據(jù)與各行業(yè)數(shù)據(jù)在等級或類別上存在的對應關系，并參考相應的數(shù)據(jù)保護規(guī)范，在各級數(shù)據(jù)保護規(guī)范的參考結果中取交集。3.2.3以自身需求為導向結合鐵路業(yè)務特征、數(shù)據(jù)應用場景等，補充符合本行業(yè)發(fā)展需求的個性化安全要求。鐵路相較其他行業(yè)，不僅產(chǎn)生和積累了大量旅客出行、貨運物流等相關數(shù)據(jù)，還涉及調(diào)度指揮、生產(chǎn)作業(yè)等相關數(shù)據(jù)，因此，需要在參考行業(yè)實踐的基礎上，有針對性地增加其他保護措施。另外，跨國鐵路聯(lián)運業(yè)務打破了相關國家之間的信息交互壁壘，同時面臨著數(shù)據(jù)跨境傳輸?shù)陌踩珕栴}，需監(jiān)控跨境數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)路徑和動態(tài)流向。在整個數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程中，制定相應的安全策略，定期進行風險評估，識別數(shù)據(jù)安全風險隱患并消除，確保鐵路數(shù)據(jù)的保密性、完整性和可用性。最后，需在長期實踐中持續(xù)修正、動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)生命周期安全分級保護規(guī)范，優(yōu)化數(shù)據(jù)安全防護策略，以滿足國家要求及業(yè)務場景需求[5]。3.3加強通信網(wǎng)光纖傳輸保護3.3.1提升抗干擾能力在鐵路通信網(wǎng)建設中，需要保證光纖通信建設的安全性，不斷提升網(wǎng)絡系統(tǒng)的抗干擾能力。在具體工作中，應當全面分析干擾光纖通信傳輸?shù)囊蛩兀瑥膬?nèi)外兩個方面著手，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，切實提升抗擊外界干擾的能力，工作人員在實際工作中一般會使用BT聚對苯二甲酸丁二酯，另外借助紫外固化油墨等材料。如今，在科學技術快速發(fā)展過程中，人們正不斷改善光纖制作材料，加大材料研發(fā)力度。其次，全面控制傳輸風險?？刂苽鬏旓L險可以從軟、硬件著手。就軟件而言，要及時升級、優(yōu)化所使用的軟件。不斷拓展安全控制工作的內(nèi)涵，擴大安全工作的范圍，采用安全操作的方式，按照安全監(jiān)控的實際需求，防止各種非法入侵行為。相關部門要結合具體的工作要求，設置對應的訪問權限，在沒有取得權限的情況下，不能夠開展具體的工作，還要制定出風險防控措施，防止風險蔓延，切實保護光纖通信的安全。就硬件而言，要做好更新和完善工作，結合相關輔助設備，做好維護和管理工作。當出現(xiàn)故障時，要對通信設備和網(wǎng)絡設備做好檢查；當發(fā)現(xiàn)設備中的異常時，要盡快進行更換。另外還要加大采購資金的投入，及時更換陳舊的設備，提升設備運行的效率，保障通信系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。3.3.2做好網(wǎng)絡通信管理為了確保鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸，需要制定出切實可行的通信管理措施，特別是在通信網(wǎng)建設過程中，要制定科學的措施來解決信號干擾的問題。通過專家研討制定出科學的規(guī)劃和設計方案，深入明確建設目標，以科學的方法來管理光纖通信傳輸，對各個環(huán)節(jié)做好監(jiān)控，及時解決光纖通信傳輸中遇到的阻礙，讓信號能夠有效傳輸。另外，要加大對光纖傳輸?shù)谋O(jiān)控力度，防止它受到內(nèi)外各種因素的干擾。對于鐵路通信傳輸設備，安排電務部門的技術人員進行專業(yè)維修，把鐵路、工程部門的設備納入鐵道通信系統(tǒng)，遵循對應的工作標準，做到統(tǒng)一聯(lián)動管理。3.3.3做好光纖通信網(wǎng)絡的巡查工作在運行光