高速公路机电系统网络安全威胁分析与防御体系构建

高速公路机电系统广泛部署感知、控制与通信设备，形成智能化、网络化的运行平台。随之而来的网络安全威胁对系统运行稳定性构成严峻挑战。本文聚焦其安全风险特点与防御路径，为构建安全可信的交通运行环境提供参考。

一、高速公路机电系统面临的网络安全威胁分析

（一）设备接入多样化带来的入侵路径复杂化问题

高速公路机电系统中大量部署感知设备、通信终端与控制模块，使系统面临多种形式的外部接入需求。不同厂商设备之间接口协议不统一、安全标准参差不齐，为攻击者提供了绕过认证、伪装身份的技术条件。远程维护通道、无线通信链路与外接存储设备的存在，增加了系统暴露于互联网环境中的攻击入口。黑客可通过低防护等级的末端设备获取控制权，进而横向移动至核心系统，形成入侵链条。接入设备的缺陷配置与默认密码未更改现象在实际部署中较为普遍，进一步放大了攻击路径的多样性与复杂性。接入路径冗余与安全策略不统一问题，削弱了边界防护效果，导致攻击路径无法在早期阶段被有效识别与阻断。

（二）通信链路脆弱性对数据完整性与可用性风险的影响

高速公路机电系统内部大量依赖无线、光纤与公网专线进行数据传输，通信链路的物理与协议层脆弱性为攻击者实施中间人攻击、数据篡改与信息阻断提供可乘之机。数据在传输过程中若未进行端到端加密保护，极易被非法监听与伪造，导致系统控制命令失真与业务状态误判。恶意节点通过注入异常流量或构造通信洪泛攻击，会造成网络阻塞甚至局部瘫痪，影响收费、监控与指挥调度系统的实时性与可靠性。在高强度流量干扰下，链路拥塞将影响主备系统的正常切换，形成业务连续性风险。通信协议标准落后或系统中存在未更新的加密算法，也为攻击者利用协议漏洞进行伪装通信提供了可能。

（三）系统集成度提高下的跨平台攻击面扩展趋势

高速公路机电系统集成化发展趋势日益明显，交通诱导、视频监控、收费系统与隧道控制等子系统逐步实现互联互通，系统集成度的提升在带来管理便利的同时也显著拓宽了攻击面。攻击者在一个子系统中获取权限后，可借助系统间接口实现权限扩展，渗透至其它模块，形成横向入侵路径。各平台之间的协议适配层与数据中转模块容易成为安全盲区，尤其是在接口标准不统一或存在漏洞的情况下，更易被利用作为跳板发起链式攻击。系统集中部署的管理平台若缺乏有效隔离措施，其被攻破后将导致整个系统失控。不同系统组件对安全要求理解不一致，常导致部分节点安全加固不足，暴露在外部网络环境下成为攻击入口。

二、高速公路机电系统网络安全防御体系构建路径

（一）基于网络边界隔离的多层防护架构设计原则

网络边界隔离是高速公路机电系统防御体系的基础，需构建纵深防御架构实现内部网络区域的功能划分与权限隔离。通过设置物理隔离与逻辑隔离并重的网络架构，将业务系统划分为核心控制区、管理区与公共服务区，并在各区域间部署防火墙、网闸与入侵防御设备，确保跨区域通信必须经过安全认证与策略校验。管理区只允许经过授权的运维终端访问，通过堡垒机等手段实现操作审计与控制命令过滤。核心控制区应实现最小权限原则，严禁互联网访问，并对任何外部访问行为进行主动拦截。

（二）融合态势感知与流量监控的入侵检测系统部署策略

入侵检测系统在高速公路机电系统中承担着识别异常行为、拦截恶意流量与提供安全预警的核心职能，需结合态势感知与流量分析功能，实现对系统安全状态的实时掌控。通过在通信链路关键节点部署深度包检测设备与网络行为分析模块，可实现对异常访问请求、非法控制指令与协议变异行为的高灵敏度识别。态势感知模块应整合日志信息、流量行为与告警事件，形成多维度的威胁建模体系，实现对攻击行为的动态追踪与演化分析。入侵检测系统需具备对未知威胁的检测能力，通过机器学习算法建立基线行为模型，及时识别偏离正常范围的网络活动。部署策略应遵循分布式部署与集中管理相结合的模式，将检测节点布设于边界防护设备、核心交换区与业务系统前端，确保覆盖通信主干与易被攻击位置。

（三）关键节点身份认证与访问权限精细化控制机制

关键节点在高速公路机电系统中承担着数据汇聚与指令执行的核心功能，必须通过强化身份认证与访问控制手段保障其不被非法操作。对所有操作终端与远程登录行为实施基于双因子认证或证书认证机制，确保身份真实性。关键控制设备与后台管理服务器应建立唯一身份标识与硬件绑定机制，避免设备替换造成权限泄漏。访问控制机制需引入最小授权原则与基于角色的访问控制模型，将不同职责人员划分为不同权限等级，并严格限定其操作范围与资源可达性。系统需实现操作行为记录与日志审计，对所有敏感操作进行实时监控与回溯分析，发现权限越权或账号异常使用行为时及时触发告警。控制机制还应结合动态权限调整能力，根据网络态势与运维状态灵活变更访问策略。

（四）面向攻击响应的自动化防御与恢复能力构建

应对高速公路机电系统面临的快速、复杂攻击手段，需要构建具备智能识别、自动处置与快速恢复能力的攻击响应机制。自动化防御体系应集成威胁检测、行为分析与响应执行模块，能够在识别异常行为后第一时间发出预警并启动阻断策略，包括切断异常连接、限制可疑终端操作权限与启用备用通信通道等措施，防止攻击影响范围扩大。系统应建立预定义的响应场景与执行剧本，将不同等级威胁与相应防御动作进行匹配，提高响应效率与准确性。恢复能力建设重点在于快速重构受损系统功能与数据完整性，需配置自动备份机制与容灾切换系统，对核心控制与管理节点实现冗余部署。在攻击事件结束后，应自动生成响应日志与事件分析报告，辅助管理人员评估系统受损范围与恢复路径。

（五）网络安全等级保护制度在机电系统中的落地应用

网络安全等级保护制度是国家信息安全治理体系的重要组成，在高速公路机电系统中落实等级保护要求是强化网络安全管理的基础路径。依据系统的重要性与安全风险程度，应对收费管理系统、视频监控系统、调度指挥系统等进行分级定级，明确各系统的保护对象与防护级别。在实施过程中，需结合等级保护技术与管理标准，从物理环境、安全通信、系统管理、数据保护与应急处置五大方面进行合规性建设。系统应开展定期安全测评工作，由具备资质的第三方机构评估防护措施与制度执行情况，确保安全防护能力符合等级要求。等级保护还要求企业建立完善的安全管理制度与人员培训体系，明确安全职责分工，提升运维人员的合规意识与操作规范性。

结束语

高速公路机电系统的复杂性与关键性决定了其网络安全防护必须体系化、动态化。通过构建分层联动、智能响应的防御体系，可有效降低安全事件带来的业务中断与交通管理风险。未来应强化标准制定、技术融合与协同机制，推动高速公路机电系统网络安全水平持续提升。

参考文献

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[2] 张晋玮 . 基于物联网的高速公路机电系统安全防护体系构建 [J].公路交通科技，2021,38(05):115- 121.

[3] 凌华俊 . 入侵检测技术在高速公路机电系统中的应用研究 [J]. 现代电子技术，2023,46(08):85- 89.

作者简介：荆洁新，(1986.4- ) 女, 汉族，陕西渭南人，本科学历，陕西科技大学计算机技术与应用专业，机电管理初级职称。研究方向：机电一体化技术及应用。