淺析高速鐵路工程信號系統的安全及管理模式

賀云霞

摘 要：為了滿足我國高速鐵路工程的工作需要，進行信號系統體系的健全是必要的，為了達到這個目的，需要從鐵路信號整體架構體系出發，做好信號系統的整體網絡安全分析工作，這涉及到列車運行控制模塊、整體監測模塊、無線通信模塊等方面，該文旨在解決常見的高速鐵路工程運作問題，確保信號系統的安全性，提升其管理應用效益，滿足現階段工作的要求。

關鍵詞：高速鐵路；高鐵信號系統；信息網絡安全；軟件定義網絡；新型鐵路信號系統

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

SDN高速鐵路信號體系是一種新型的軟件定義網絡模式，這種模式與高速鐵路信號系統網絡的安全性密切相關，為了提升高速鐵路工程的工作效益，需要做好信號安全數據、分散自律調度集中網絡等的管控及隔離工作的要求，從而實現對網絡流量的統一性管理，這都離不開統一性控制器的應用，做好整體設備的注冊管理工作，確保安全通信訪問控制工作的有效開展，從而實現該工程信號系統安全性的提升，降低網絡安全管理復雜性。

一、高速鐵路信號系統的網絡安全性概念

1.高速鐵路工程系統的網絡架構具備可在線編程、集中管控性、統一安全性的特點，這種網絡架構滿足高速鐵路工程的日常信號管理需要，有利于網絡安全管理工作的穩定開展，這種模式比分散性網絡管理具備更高的工作效率，通過對這種模式的應用及普及，可以解決高鐵信號系統的網絡安全性管控問題。

鐵路運輸體系是我國基礎交通體系的重要組成部分，為了確保該工作的穩定運行，必須進行其整體安全性的控制，這里的安全性主要包括兩個方面的工作。第一是工程系統網絡安全性的保證，這種系統網絡不能因為內部的一些故障而停止工作，最終的工作目的是降低工作過程中的故障率，避免因為設備及網絡故障，而信號系統出現一系列的危險問題。

另一方面的安全性主要是指系統網絡具備良好的抵抗外部入侵的能力，具備良好的操作安全性。高鐵信號系統的開展離不開其整體網絡的安全性，該信號系統具備其獨特的網絡，這一定程度上確保了該系統的安全性，但是這并不代表這種系統不存在網絡病毒散播的問題。隨著社會網絡信息化體系的健全，計算機網絡化日益普及，各種新型的網絡病毒不斷產生，比較常見的病毒有震網病毒，這種病毒對于工業管理系統極具殺傷力。隨著時代的發展，社會經濟對于高鐵信號系統的要求越來越高，高鐵信號系統必須具備更強的數據共享性，需要具備豐富的通信數據，這就進一步提升了高速鐵路系統的開發性，不利于進行高速鐵路信號安全性的控制。

為了滿足信息化時代的交通工作要求，進行鐵路信號系統的現代化管理是必要的，為了確保交通工程系統的穩定運行，需要保證鐵路信號系統信息化及網絡化過程安全性，滿足現代交通企業信息化管理工作的要求。這就需要我國的鐵路信號系統轉變傳統的管理模式，進行智能化、自動化管理技術的升級，實現計算機模塊、控制模塊、通信模塊等的協調，在這個過程中，以太網技術不斷流行，這種技術具備良好的數據傳輸可靠性、實時性。

無論是信息通信環節、通信數據庫構建環節、內部資源優化配置環節，以太技術的應用都能取得良好的工作效益。極大地滿足了現代化工業控制系統的工作要求。隨著時代的發展，以太網技術體系日益健全，在控制系統網絡中，以太技術實現了大規模的普及，無論是控制系統網絡還是鐵路信號控制系統都能看到以太網應用的縮影。

2.時代的不斷發展，需要工業控制系統具備更強的信息共享性，震網病毒的出現，讓工業控制網絡系統的安全性問題更加引起世界各界的重視，面臨著日益嚴峻的網絡信息安全問題，進行大容量、實時性、可靠性數據信息傳遞及交互技術的應用是必要的，比如進行GSM無線通信技術的引進，在地面設備系統中，進行無線閉塞中心及無線通信網絡系統的應用。

無線公共信道是GSM通信系統信號的重要實現途徑，這種渠道的應用，讓鐵路信號系統網絡具備更強的開發性，但是這也一定程度上加大了鐵路信號系統信息的擴散威脅性。我國的鐵路信號體系實現了4個模塊的結合，分別是GSM通信網絡模塊、集中監測網絡模塊、信號安全數據網絡模塊、信號網絡基礎模塊。在實際工作中，鐵路信號系統網絡結構比較復雜，其內部存在各種網絡模式，這些網絡模式具備不同的安全等級，它的網絡設備內部設置比較復雜，存在較大的維修困難問題，現階段鐵路信號系統的整體安全性比較低，缺乏統一性的安全策略，難以滿足現代化鐵路工程智能化、集中管理化等的工作要求。

3.我國的鐵路信號信息安全系統并不具備較強的安全防護等級，缺乏比較先進的病毒防控、隔離等技術，防火墻技術比較落后，難以滿足我國鐵路通信應用協議的工作規范要求。為了進一步提升鐵路信號設備通信的安全性及可靠性，需要進行鐵路信號系統安全通信數據網絡的優化，做好一系列的信息安全防護措施。

為了解決現階段高速鐵路工程信息安全性問題，必須進行信號系統網絡整體架構的優化，提升信號系統的整體網絡安全性，做好詳細地分析工作，進行鐵路信號系統內部子系統接口安全性的分析，實現信號網絡系統系統網絡由高安全等級工程網絡的轉換，這就需要進行SDN鐵路信號系統網絡安全性方案的應用，做好該系統功能的特性分析工作，進行基于軟件定義鐵路信號鐵路系統網絡的應用。

二、信號系統網絡內部結構的優化

鐵路信號系統的內部配置具備較強的復雜性，它不是簡單的信號設備的結合，而是由不同層次的控制模塊構成的，這些控制模塊的功能不一，但是又能相互協作，共同實現鐵路信號系統的安全運行。鐵路信號系統的內部各個要素之間相互聯系，為了現階段的安全防護要求，工作人員需要進行該系統內部資源的優化配置，深入了解其復雜的系統性結構，確保高鐵信號系統的穩定運行。

高鐵信號系統的內部構造比較復雜，由信號集中監測系統、行車指揮系統等構成，列控系統主要由無線閉塞中心、列控中心、傳輸網絡、應答器等構成。行車指揮系統由服務器系統、信號網絡基礎中心、自律分機等構成。信號集中監測系統由列車控制中心、軌道鐵路系統、信號設備連接系統、信號網絡系統通信網絡系統等構成。區別于集中監測網絡的安全性，信號安全通信數據網具備獨立成網性，其實現了物理手段隔離模式的應用，理論上來說，信號網絡系統通信網絡系統、通信數據網系統、集中監測網絡相互隔離卻又相互滲透。

三、信號系統網絡接口方案的優化

1.為了提升高鐵工程信號系統的安全性，必須實現列車與RBC無線承載控制系統的連接，確保其良好的連接性，這需要做好RBC系統與列車的連接確認工作，保證列控中心指令的正確傳達，通過對以太網的應用，實現聯鎖模塊及列控模塊的有效協調，這兩個模塊之間不需要進行防火墻的隔離設置，因為一旦隔離，就可能影響到數據傳輸的實時性及安全性，這不利于鐵路數據信息數據的傳輸要求。為了滿足實際工作的要求，必須保證地面設備及列車車載設備的相互通信，確保其與列控系統之間的信息傳遞。在這個過程中，信息傳遞差異是客觀存在的，這是由于列控中心與地面設備的距離性導致的，這種差異性很可能導致行車精確性的降低。IP安全數據通信網是臨時限速服務器及RBC系統的連接網絡，這種連接網絡的應用，可以確保鐵路信號系統傳遞的安全性，這兩者之間沒有進行防火墻的安全防護設置。

在高鐵工程信號系統的應用過程中，局域網通信協議是常見的網絡配置模式，信號網絡系統系統與上位機，信號網絡系統分機與上位機的接口，都是聯鎖系統的常見內部配置模式，這些接口之間并非進行安全通信協議的應用，但應用了防火墻防護方案。客觀上來說，信號網絡系統系統具備非安全性，為了確保系統邊界防護效益的提升，必須進行安全通信協議的應用，確保上位機及信號網絡系統分機接口的安全通信協議的應用，通過對這兩者安全通信協議的應用可以避免這兩種網絡體系的相互滲透問題，避免以太網控制網系統內部要素的相互滲透狀況。

2.信號網絡系統及上位機并不能進行控制指令的傳遞，一旦采用安全協議，必然會導致信號網絡系統分機與上位機數據傳遞效率的降低，但是這并不影響控制系統的核心功能，通信系統部分軟件性能的提升，并不會增加該系統的維護成本。集中監測系統車站分機及維修機間的接口并未進行防火墻防護，采用的是IP協議及安全通信協議，客觀來說，集中監測系統并非安全性系統，為了提升工程信號系統的安全性，必須實現集中監測系統及維修機安全網絡等級的提升。

高鐵列車的安全運行離不開列車控制模塊的開展，列控中心系統、計算機聯鎖系統、臨時限速服務器系統等都將直接影響到高鐵列車的安全運行，信號安全數據網需要為最高等級的網絡子系統，信號網絡系統系統網絡負責現場設備及其相關網絡子系統的控制工作，集中監測系統主要負責故障信息的報警，現場設備狀態的監測等工作，并不負責列車及設備的控制工作，其整體安全性等級較低。列車的控制系統與集中監測網絡并無太大的關聯。

3.信號安全數據網絡進行了一系列服務器的設置，進行了不同種專用操作系統的應用，比如FreeBSD、Linux系統等，這些操作系統內部并沒有進行安全功能的設置，由于信號系統的自身復雜性，其軟件變更的周期比較長，為了保證信號信息的安全性，必須做好信號系統的徹底測試工作，確保信號系統的整體優化，從而保證系統可靠性及安全性的提升。這就需要做好信號系統軟件的及時更新工作，避免出現具備威脅性的漏洞，從而避免被網絡黑客攻擊。

以信號網絡系統車站局域網為基點，有兩種方法可以威脅到高鐵工程信號系統的安全性，第一條途徑是由信號網絡系統車站子系統到信號網絡系統中心系統，在這個步驟中，一旦取得BC接口服務器的控制器，就會由信號安全數據網的服務器入侵到信號安全數據的子系統中。第二條途徑與第一條途徑類似，第二條途徑的威脅在于臨時限速接口服務器控制權的獲得，如果不能實現與臨時限速接口連接的路由器的良好配置，就會威脅到信號安全數據網的信息傳遞。

為了提升高鐵工程信號系統的安全性，需要實現統一安全管控方案的優化，這種方案基于SDN模式的應用，這種系統具備新型的網絡內部架構，實現了路由器及交換機數據平面及控制平面的分離，由網絡操作系統為上層進行網絡資源的提供，實現了網絡虛擬化，進行網絡虛擬化層的形成，通過不同控制程序的應用，實現了不同網絡虛擬化模塊的數據傳遞。高鐵信號系統由集中監測網絡、信號網絡系統系統網絡、信號安全網絡系統構成，這三者之間互為獨立性的物理網絡，物理手段的使用可以讓這三者之間實現隔離，這就進一步加大系統間接口的復雜性，這些系統結構的安全等級不同，容易出現維修管理難問題，從而不利于鐵路工程信號系統整體安全性提升。

4.軟件定義高鐵信號系統網絡的應用，以SDN架構為基礎，通過對信號系統復雜性網絡安全管理問題的解決，實現了工程信號系統整體安全性的提升。該網絡的穩定運行離不開3個工作模塊的結合，需要實現集中監測網絡、信息安全網絡、信號網絡系統系統工作網絡的結合，在SDN應用結構的基礎上，實現網絡硬件平臺的利用，保證分布式控制技術的統一性應用。這種鐵路信號系統網絡基于網絡硬件平臺的應用，通過對網絡虛擬化技術的使用，實現了系統不同功能子網的協調，確保了軟件隔離網絡的高效化、可控化，有利于提升信號系統網絡安全性。

四、網絡統一安全管控系統的健全

1.為了提升高速鐵路工程信號系統的安全性，需要做好設備開啟的網絡服務認證工作，做好不同設備網絡服務的注冊及認證工作，這需要在鐵路設備資產安全管理服務器上進行操作，針對那些非認證服務及訪問關系，網絡控制器禁止其使用網絡，這有利于提升網絡服務模塊的管控強度，實現合理化網絡服務模塊與其他服務模塊訪問關系的確定，實現業務通信管理矩陣的制定。在網絡控制器的操作過程中，通過對通信管理矩陣的使用，實現各個設備及程序的網絡服務資源的強制控制工作，確保全局安全通信的管理及訪問控制工作效率的提升。

在該系統的運作過程中，網絡控制器可以實現不同數據包來源的標識及記錄工作，實現數據包及其來源信息的綁定準確性的提升。在這個過程中，如果網絡安全檢測設備發現異常，就會追溯故障的源頭，如果發現業務數據的異常問題，就可以根據綁定信息，做好異常設備的迅速定位工作，實習高速鐵路信號系統信息安全性及網絡安全性的提升，降低不同系統接口之間的安全威脅問題，確保GSM系統安全性的提升，實現低安全網絡系統向高安全等級網絡系統的滲透。

2.高速鐵路工程信號系統的日常工作，需要建立在安全性分析的基礎上，信號系統網絡的探索工作，進行鐵路信號系統新型網絡架構的提出，在此基礎上，落實好信息系統資產注冊及其相關問題，做好信息系統的服務管理工作，落實好網絡數據的信息追蹤工作，實現系統內部不同模塊的訪問控制工作，實現我國高速鐵路信號系統整體網絡安全性的提升，降低信號系統的日常管理難度，實現我國高鐵信號系統網絡的穩定發展。

結語

通過對高速鐵路工程信號系統的安全及管理模式的應用，可以滿足現代化高鐵工程信號系統的管理要求，保障了高速鐵路工程信號系統的整體安全性，實現了數據信息的安全性傳遞。

參考文獻

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