铁路通信系统中信息安全隐患与防范策略

1铁路通信系统信息安全问题1.1攻击手段铁路通信系统可能会面临各种攻击，攻击类型主要如下。（1）DDoS攻击。通过向目标服务器发送大量的请求流量，使其超负荷运行而无法响应合法用户的请求。（2）僵尸网络攻击。黑客通过植入病毒或恶意软件，将一些计算机设备变成僵尸网络，用于发起攻击或传播病毒。（3）恶意软件和病毒感染。黑客通过植入病毒或恶意软件，窃取信息、破坏系统或进行勒索等活动[1]。（4）社交工程攻击。黑客伪装成信任的人或组织，诱骗目标用户提供敏感信息或执行恶意操作。（5）内部攻击。员工、合作伙伴等内部人员利用特权或漏洞，对系统进行攻击、窃取数据等。（6）其他攻击手段。如拒绝服务攻击、跨站点脚本攻击、SQL注入攻击等。1.2潜在攻击目标铁路通信系统中包含大量敏感数据，如乘客个人信息、车票信息、调度信息、列车运行信息等。如果黑客获取这些数据，会对铁路运营和乘客的安全造成严重影响。例如，黑客可能利用这些数据实施钓鱼攻击、勒索勒贷等恶意行为，会给铁路公司造成重大损失。同时，黑客也可能利用这些数据获取乘客的身份信息和行踪，进行更为严重的身份盗窃和诈骗活动，这会对乘客的财产和个人安全造成威胁。铁路通信系统中的物理设备包含各种关键设备和网络设备[2]。这些设备可能存在漏洞和安全隐患，成为黑客攻击的目标。例如，黑客可以利用软件漏洞，通过物理攻击的方式，入侵服务器、路由器等设备，获取系统管理员权限，进而控制整个系统，严重情况下可能造成服务瘫痪或数据泄露等问题。此外，黑客也可能利用设备间的通信漏洞进行内部网络渗透，窃取敏感信息或攻击其他设备。2常用铁路通信技术2.1铁路业务方面在列车通信系统可以实时监测列车运行情况，实现列车运行情况和运行数据的高效传递，为列车工作人员提供语音服务，为乘客提供便利的出行方式，提升交通行业的发展水平和现代化程度。在列车行车过程中，铁路通信系统可以为列车运行控制、车辆调度、安全防护等铁路业务提供通信服务；在铁路运营和维护过程中，铁路通信系统为车辆行驶、设备监测检测、车辆运输、车辆养护等提供数据传输服务；在为乘客服务过程中，铁路通信系统为乘客提供信息查询服务和安全保障，提高乘客满意度和铁路系统服务水平。2.2电波和信息传输方面在铁路电波和信息传输时，铁路通信系统的高频率信号传输具有资源丰富、承载信号多、传输效率高的突出特点。但低频率信号传输路径损耗较低、承载能力较差，在传输距离远时可能发生宽带资源紧张的情况。应结合铁路实际的业务要求和业务特点，确定电波和信息传输频率。基于电波传输理论，一般情况下选择1000Hz以下的电波传输频率适合目前铁路系统的通信网络，在工作实践中可以越区转换以确保铁路通信系统的服务质量。建设基站时，控制基站和火车站距离约7m，确保基站和高铁距离约3m。随着通信技术的不断进步，在5G时代铁路通信系统将不断采用更高的传输频率，电波和信息传输距离将逐渐变小，同时基站密度会不断大。但是在铁路线路的隧道部分，地理环境特殊，高频波使用效果较差。根据电波传播特性，合理选择电波频率，有效控制传输路径的损耗[3]。2.3网络方面铁路调度中心应结合列车行车要求、通信频率、铁路业务等方面，进行统一的工作规划，促进铁路通信网络的规范化管理，实现铁路系统网络的互联互通，为各种车载通信设备提供有效的网络支持，实现列车跨局指挥和通信网络服务。由于无线电频率资源有限，难以同时满足铁路各部门的无线通信需求，为有效预防铁路通信网络安全问题，可以采用公众通信网络，以弥补铁路通信网络的不足。2.4技术方面我国通信技术发展迅速、技术成熟，网络速度峰值可达1000Mbit/s。5G技术加强和延伸了4G技术，并提高了网络传输速度，加强了列车各部门联系。5G技术不仅提高了信号接收速度，还提升了通信系统的容量和效率，但需要增加天线数量。高效利用密集的无线基站，可以提升资源利用效果。通过高频和低频信号的混合，在增加低频覆盖率的同时，充分发挥高频优势，实现列车、乘客、线路的联网互通。在应用过程中，通信技术加强了铁路不同系统的数据传输效果，注重用户通信体验，实现铁路系统智能化通信[4]。该技术不仅扩大了铁路通信的覆盖区域，还可为热点区域和用户提供更高效便捷的数据传输服务，具有高效的传播速度和流量。3铁路通信系统信息安全隐患防范措施3.1通信网密码技术应用3.1.1传输和存储对数据进行加密后再进行传输和存储，是密码技术的最基本应用。传输加密和存储加密都能有效地使有价值数据在开放空间或是意外泄露后仍能受到保护，避免发生数据泄露造成损失。数据传输和存储的加密必须能够进行完整解密，可以使用对称密码、非对称密码和序列密码。3.1.2认证密码技术常见应用之一就是用于预分配密钥作为可信标识的身份认证场景。在认证过程中，通过密钥的唯一性和认证双方密钥的一致性确保认证可靠。为提高主密钥的安全性，主密钥通常不会被暴露出来，而是使用主密钥生成的初级密钥或是二级密钥进行比对。同时，密钥在认证双方本地都是加密存储。认证通过后，使用初级密钥或二级密钥对后续通信内容进行加密也是常见的措施。3.1.3数字签名和数字证书数字签名是一种特殊的身份认证技术，通过使用非对称密码对中的私钥对数据进行签名，验证者以公钥对数据进行检验，确认完整性和来源，同时具有发送者的不可抵赖性。常见的数字签名算有RSA、数字签名算法（DSA）等。数字证书是用于对公钥进行验证和身份认证的一种机制，是由证书颁发机构（CA）颁发的加密文件。数字证书包含了公钥、所有者的身份信息以及由CA机构签名的数字签名。数字证书确保了公钥的真实性和有效性，同时也提供了身份验证的信任链。3.1.4数字水印数字水印是一种将特定信息嵌入数字媒体（如图像、音频、视频）中的技术。数字水印并不改变原始数据的内容，而是在其中嵌入一些隐藏的标识信息，这些信息可以用来识别和验证媒体的来源、版权信息等。数字水印通常用于防止盗版、确保版权归属等目的。3.1.5综合视频监控系统综合视频监控系统是铁路通信系统中比较特殊的系统，体现在各专业在使用该系统时所产生的大量业务数据即视频图像数据存储在系统内，而视频图像数据往往有一定敏感性，在存储、调用、图像溯源等方面存在管理需求。因此，综合视频监控系统在图像数据存取权限、数字水印等方面有较强需要，但在既有系统中还存在一定薄弱环节，需要更有力的密码技术来加强数据安全。综合视频监控系统用户分布较广，不限于通信专业范围。为方便使用和密钥管理，宜使用SM2非对称密钥算法。若要进一步简化密钥管理，还可使用SM9的标识密钥算法。对于需要允许外部调用的图像视频文件，还需要研究数字水印技术以保障信息安全。3.2铁路数据分类分级保护3.2.1以国家要求为基础严格遵守国家数据安全相关法律法规及国家标准强制性要求，将对不同级别数据全生命周期的安全保护要求作为铁路数据安全保护的前提和基础，深化铁路数据安全治理体系，形成从数据管理到数据运营全流程的安全框架，确保铁路数据安全“合规”而行。3.2.2以行业标准为参考（1）研究分析铁路与其他行业在同类数据级别上的对应关系。各行业在生产、经营、管理的过程中产生的数据类别既有重合也有不同，对比研究行业特色及数据分级保护规范，从数据分级要素的定义、级别划分的规则，或数据内容本身2个角度寻找铁路与其他行业同类数据在级别上的对应关系。（2）在数据级别对应关系的基础上，参考其他行业数据安全分级保护规范。整合各类数据所有可参考的行业数据生命周期分级保护要求，对每一级别的数据选择大部分行业都规定的要求作为本行业数据应满足的要求。参考行业标准举例：从数据定级方法出发，铁路对S1～S4级数据的保护可参考金融行业1～4级数据、通信行业1～4级数据的保护规范。从数据内容本身出发，铁路对个人信息、企业发展战略及规划等数据的保护，可参考金融、通信等行业对这些数据的分类分级保护要求。按此思路，找到铁路数据与各行业数据在等级或类别上存在的对应关系，并参考相应的数据保护规范，在各级数据保护规范的参考结果中取交集。3.2.3以自身需求为导向结合铁路业务特征、数据应用场景等，补充符合本行业发展需求的个性化安全要求。铁路相较其他行业，不仅产生和积累了大量旅客出行、货运物流等相关数据，还涉及调度指挥、生产作业等相关数据，因此，需要在参考行业实践的基础上，有针对性地增加其他保护措施。另外，跨国铁路联运业务打破了相关国家之间的信息交互壁垒，同时面临着数据跨境传输的安全问题，需监控跨境数据流转路径和动态流向。在整个数据流转过程中，制定相应的安全策略，定期进行风险评估，识别数据安全风险隐患并消除，确保铁路数据的保密性、完整性和可用性。最后，需在长期实践中持续修正、动态调整数据生命周期安全分级保护规范，优化数据安全防护策略，以满足国家要求及业务场景需求[5]。3.3加强通信网光纤传输保护3.3.1提升抗干扰能力在铁路通信网建设中，需要保证光纤通信建设的安全性，不断提升网络系统的抗干扰能力。在具体工作中，应当全面分析干扰光纤通信传输的因素，从内外两个方面着手，不断提升光纤通信抗击恶劣环境的能力。首先，要使用性能良好的材料，切实提升抗击外界干扰的能力，工作人员在实际工作中一般会使用BT聚对苯二甲酸丁二酯，另外借助紫外固化油墨等材料。如今，在科学技术快速发展过程中，人们正不断改善光纤制作材料，加大材料研发力度。其次，全面控制传输风险。控制传输风险可以从软、硬件着手。就软件而言，要及时升级、优化所使用的软件。不断拓展安全控制工作的内涵，扩大安全工作的范围，采用安全操作的方式，按照安全监控的实际需求，防止各种非法入侵行为。相关部门要结合具体的工作要求，设置对应的访问权限，在没有取得权限的情况下，不能够开展具体的工作，还要制定出风险防控措施，防止风险蔓延，切实保护光纤通信的安全。就硬件而言，要做好更新和完善工作，结合相关辅助设备，做好维护和管理工作。当出现故障时，要对通信设备和网络设备做好检查；当发现设备中的异常时，要尽快进行更换。另外还要加大采购资金的投入，及时更换陈旧的设备，提升设备运行的效率，保障通信系统能够稳定运转。3.3.2做好网络通信管理为了确保铁路通信网光纤传输，需要制定出切实可行的通信管理措施，特别是在通信网建设过程中，要制定科学的措施来解决信号干扰的问题。通过专家研讨制定出科学的规划和设计方案，深入明确建设目标，以科学的方法来管理光纤通信传输，对各个环节做好监控，及时解决光纤通信传输中遇到的阻碍，让信号能够有效传输。另外，要加大对光纤传输的监控力度，防止它受到内外各种因素的干扰。对于铁路通信传输设备，安排电务部门的技术人员进行专业维修，把铁路、工程部门的设备纳入铁道通信系统，遵循对应的工作标准，做到统一联动管理。3.3.3做好光纤通信网络的巡查工作在运行光