高速铁路信号系统的网络安全与统一管控研究

摘要：我国铁路系统建设规模快速扩增，交通运输网络体系的完善成为现阶段重点关注内容，为保证铁路高效运输，形成稳定运行的铁路信号系统，应大力推行统一的安全管控模式。文章主要围绕信号系统的网络管理展开谈论，基于高速铁路领域，分析存在的主要网络安全风险，通过实际案例及可信计算环境等不同维度探究信号系统的网络统一安全管控要点。

关键词：网络攻击；高速铁路；SDN控制器；统一管控；信号系统

引言：社会经济水平呈现增长之势，道路交通体系不断完善，铁路建设是新时期道路交通进步的重要工程，随着各大科学技术的成熟发展和应用，铁路信号技术的发展方向产生明显转变，朝着标准化、统一化推进，然而现实中铁路信号系统在安全管控层面依然存在一定的不足，为了顺应现阶段的铁路信号管理要求，应从网络安全、统一管控视角逐步升级处理铁路信号系统，促进铁路高效运行。

1.主要！网络安全风险分析

1.1外部攻击

如今网络应用范围逐渐扩展，一些不法分子会利用一些网络传播的恶意软件，比如木马等，对带有信号系统的设备下手使其受到感染。如果恶意软件的作用成功实现，将影响计算机设备，促使信号指令改变，并带走重点数据内容，严重情况下可能导致信号系统无法正常运转。在一些攻击者中，其会运用短信等不同的方式，促使从事信号系统工作的相关人员受到不良诱导，对一些风险链接进行点击，或者将隐私信息输入进去，攻击人员可因此得到系统的权限。

1.2内部安全隐患

信号系统投入使用后需要从事维护工作的人员进行管理，而在平时的操作环节，容易出现一系列失误情况，比如失误删除信息、设备参数设置错误等，促使信号系统不能以正常的状态运行。在某铁路局中，面对其中的信号系统对3年中的故障情况进行调查，其中人员引发的失误情况相对较多，具体占据的比例为25%[1]。比如，当对目标设备展开升级操作时，工作人员在信号设备中未能谨慎处理，引进了错误的软件版本，从而对设备产生不良影响，其存在的区域出现信号不正常的情况，阻碍相关列车的运行。

1.3设备安全漏洞

分析信号系统的组成情况，可知其中含有一系列设备，比如车载设备、信号交换装置等，投入使用后很可能出现安全漏洞，如果遭遇不法分子的利用，将影响信号系统的安全性。

2.高速铁路信号系统中实现网络安全的统一管控要点

2.1可信计算环境分析

从内部构成角度研究可信计算环境，一方面含有可信软件，一方面具有可信平台控制模块，在可信计算环节要依托TPCM的协助，从而形成具有较高安全水平的存储报告，为可信计算带来极为重要的硬件支持。分析运行细节，启动落实在TPCM上，当全面构建好信任链之后，选择出发点，即利用TPCM的完整性度量，如果启动的落实对象为CPU，接下来会出现控制权发生移动的情况，此环节推动信任链产生扩展现象，最终到达相应的系统程序中。其中的度量机制发挥实际效用时，可围绕程序是否完整做深入考量，经过检查分析若察觉系统程序出现不良改动，那么也会在短时间内进行文件恢复等操作，对病毒产生有效的阻挡作用，保护网络管理程序，为系统提供相对安全的运行条件[2]。

2.2调度集中网部署

现阶段列车行驶中具有高速度水平、多载等要求，为保证列车顺利依照计划运行，其中运营高智能化水平的自律控制技术，促使列车作业、调车作业均能在兼顾条件下执行。针对调度集中系统遇到的一些风险问题，对风险现象有效控制，现阶段优化调度集中网的组网形式，形成双网冗余结构，对安全边界清晰部署，设置安全管理中心。

2.3关键节点入侵检测

在一些重要节点，应增强入侵检测功能的利用，此项处理一方面可以借助边界防护设备对入侵问题的检测功能，一方面也可以在独立的条件下实现工控入侵检测系统的科学布置。尤其是要关注EMS网络边界，对其展开科学部署，实现工控威胁检测系统的安排，以支持面临一些高等级的、新型的网络攻击快速检测、阻挡。

2.4SDN控制调度

结合铁路信号的网络管理，打造统一化、安全化的管控系统，通过SDN控制调度模式，促使整体抵抗水平提升。构建系统时，其中存在多个层级，具体应包含数据层、应用层、控制层，为了协调多个层级，应保证安排的应用接口具有统一性。对于信号系统，其安全数据网络应保证规范连接，具体要联系铁路沿线，与其中的大量车站形成连接关系，而在单独的车站中，依据规范对信号系统数据交换机进行安装，顺着铁路路线，对线缆大量铺设，从而保证系统获得光缆的支持，形成信令专用网络链路网络，面对大规模的业务数据，支持在可靠的网络传输途径下对数据内容细致分析。结合网络控制数据来看，同时联系业务数据，把握其中的传递过程，加入物理模式的隔离方式，更好地规避安全风险。当设计数据层时，把握信号系统的特点，并联合网络管理环节形成的诸多和安全密切相关的问题，发生转化行为，形成数据层的网络流，在白名单机制的有效支持下，无论是面对异常检测还是接入的情况，会展现一定的阻拦控制作用，确保信号系统管理在更多情况下免受安全风险影响。在系统中，也能在不同设备中正常展现通信作用，其中涉及RBC、TCC等。当规划网络应用层时，主要借助应用层的作用，支持网络获得全面管理与控制，在网络体系中强化精细化的把控水平。

3.案例分析

3.1背景分析

以某高速铁路为分析案例，铁路整体线路相对较长，具体可达600公里，分析其中设置的车站数量，具体为22个。在运行体系中具有铁路信号系统，其属于IP应用下的网络架构，然而在近几年系统应用中，网络攻击现象频繁出现，为了保证列车正常运行，需加强安全管理与统一管控。

3.2管控方式

运输网络体系的完善成为现阶段发展交通运输行业的重点关注内容，为保证铁路高效运输，形成稳定运行的铁路信号系统，线路内针对网络安全需求实行了相关统一管控方案，选取网络核心节点，规范引进SDN控制器、CTC调度集中系统并实现科学部署，面对大规模的网络流量，支持在集中条件下完成控制操作，在可靠的网络传输途径下对数据内容细致分析；在整体线路中，实现SIEM系统的进一步安置，以便于清晰把握安全事件，避免网络风险影响扩大；经过协调规划打造统一安全举措，利用各个子系统对安全策略加以落实。

3.3效果分析

安全管控策略投入使用后，线路的网络安全问题明显减少，通过先进系统的应用，每日对安全事件的检测更为高效，提升了约50%。在安全事件层面，可见响应时间明显减少，现阶段可达到10min的效果。

结语：通过上述分析可知，现阶段高速铁路建设工程快速发展，高速铁路信号系统是支持交通运输稳定运行的关键，然而系统现实应用环节容易出现诸多安全问题，有关技术人员需细致把握存在的主要网络隐患，充分优化信号系统网络控制器，利用SDN等多种先进的技术手段努力实行统一安全管控举措，促使不同网络设备处于安全环境中，推动高速铁路高质量运营。

参考文献：

[1]来逢波，许冰，王彤彤.时空视域下高速铁路网络与区域空间格局耦合研究——以山东省为例[J].经济问题，2024，（03）：121-128.

[2]曹峰，张娟，林瑜筠.基于虚实结合的高速铁路信号实训系统设计与应用[J].铁道通信信号，2023，59（06）：91-95.

[3]刘洋，吴海明.高速铁路信号系统与桥梁监测系统接口设计方案研究[A]第三届中国铁路发展论坛学术论文集[C].中国铁道学会、西南交通大学、中铁二院工程集团有限责任公司，中国铁道学会，2022：8.