云計算背景下的城市軌道交通網絡安全問題淺析

文/宣晶 鄧微微 高偉

隨著近年來我國城市化進程的不斷加快，城市規模不斷擴大，城市人口快速增長，城市交通的供需矛盾也日益激烈，通過發展大容量的軌道交通來緩解公共交通擁堵情況，已經成為解決城市交通供需矛盾的有效措施。城市軌道交通具有較強的運力、較強的準時性，可以有效地縮短乘客通勤時間，提高城市空間利用率，從而進一步改善城市生態環境、發展布局，大大帶動相關產業經濟，提高周邊附屬產業整合。

當前，大力發展城市軌道交通已經成為城市經濟發展水平的直接體現。以北京市為例：截至2019年底，北京軌道交通已開通運營23條線路，407座車站，總里程達699.3公里，網絡化運營格局已經形成。

一、政策及技術趨勢推動行業不斷發展

2020年2月14日，中央全面深化改革委員會第十二次會議指出，“基礎設施是經濟社會發展的重要支撐，要以整體優化、協同融合為導向，統籌存量和增量、傳統和新型基礎設施發展，打造集約高效、經濟適用、智能綠色、安全可靠的現代化基礎設施體系”。2020年3月4日中共中央政治局常務委員會召開會議，明確提出加快新型基礎設施建設進度。2020年5月22日《2020年國務院政府工作報告》提出，重點支持“兩新一重”（新型基礎設施建設，新型城鎮化建設，交通、水利等重大工程建設）建設。

城市軌道交通作為重點發展的關鍵基礎設施領域，近年來發展取得了長足進步，隨著大數據、5G通信、人工智能、物聯網、云計算、圖像識別等技術的飛速發展和成熟運用，為城市軌道交通智能化、智慧化發展提供了有力保障。城市軌道交通業務發展模式逐漸形成信息服務綜合化、列車運行協同化、基礎設施智能化，行業信息化建設已出具規模，裝備制造水平不斷進步。

二、新技術解決城市軌道交通建設過程存在中的問題

在國家政策的大力支持下，我國大中城市的城軌交通建設規模持續擴大，運營模式的網絡化運營、全自動運行、智慧城軌的趨勢更加明顯，亟需運用新技術適配當前不斷發展的現狀。

城市軌道交通系統組成繁多、復雜，主要業務系統有綜合監控系統(ISCS)、視頻監控系統(CCTV)、門禁系統(ACS)、信號系統(ATS)、乘客資訊系統(PIS)、自動售檢票系統(AFC)、廣播系統(PA )、通信集中網管及各子系統網管系統等。眾多系統建設交叉，缺少集中統一的平臺，無法應對建設過程及發展過程中衍生的系列問題。城市軌道交通作為我國大交通的重要組成部分，是否能夠持續安全運行，直接關系到廣大乘客的生命安全和社會運行秩序，一旦遭到破壞, 后果不堪設想。而云計算、大數據為代表的新技術手段，剛好能夠解決這些問題。云計算技術作為一種技術模式，不僅可以解決系統繁雜統一管理，還可以提供系統集中建管、集中運維、集中災備等問題。

然而，云計算技術作為一種技術模式，在帶給高便捷性、高利用性、高效性的同時，也必將帶來多種安全風險挑戰。

1.云計算技術下的城市軌道交通系統安全問題

在基于云計算平臺的城市軌道交通系統平臺建設的過程中，面臨的最為嚴峻的挑戰就是數據安全和隱私保護。目前已有個別城市在建設過程中選擇云計算作為信息系統承載業務的技術架構，通過“雙數據中心+車站級”部署方式作為信息系統建設方案。在云計算模式下，由于各種各樣的信息資源具備較強的開放性，這就導致云中的信息存在著較強的流動性，所以，該模式下的信息面臨著嚴重的安全隱患，會導致信息的泄漏、丟失、篡改，從而造成不可估量的損失。

此外，在云計算模式下，眾多的數據和信息在云端存儲，這就形成了一個非常巨大的動態資源池，客戶端的信息并非在計算機的本地硬盤中存儲，而是在云中存儲，同時對于信息的增加、修改、刪除、編輯等全部的訪問操作也都是在云端實現，這就帶來了非常嚴峻的信息安全隱患。

基于云計算平臺的城市軌道交通建設則面臨著更為嚴重的云計算安全問題，這是由于云端存儲著大量的列車運行各種核心敏感數據，這些信息一方面會吸引電腦黑客們對于城軌云平臺的攻擊，導致平臺數據面臨著非常巨大的安全隱患；另一方面，在基于云計算平臺的城軌系統中，云中的信息對于運營、管理機構來說是完全透明的，這就導致內部信息泄露的問題非常嚴重，可能導致相關的人員在利益的驅使下而將部分信息泄露出去，從而帶來非常嚴重的云計算安全隱患以及造成巨大的損失。

2.網絡質量問題

云計算的應用必須借助于計算機網絡的支持，對于客戶端來說，必須通過云端服務器來得到他們請求的資源和服務，由此看來，云計算模式對于計算機網絡的暢通性的要求是非常高的，必須最大限度地確保計算機網絡中的數據傳輸的流暢性。另外，由于云計算模式下服務范圍的廣泛性，能夠同時為眾多的客戶端用戶提供服務，這就必須確保計算機網絡數據傳輸設備必須具備強大的負載能力。因此，只有充分保證計算機網絡數據傳輸設備的高可靠性、高耐用性，真正保證計算機網絡數據傳輸設備達到最優的性能，只有這樣，才能夠確保眾多的客戶端用戶真正獲取到基于云計算平臺的系統的信息資源。

3.數據安全問題

在當前的各地城市軌道交通建設過程中，建設、管理部門普遍實行了數據和應用系統集中運行維護模式，從集約資源、高效利用、避免浪費的原則上考慮，固然可以節省資源，但同時也容易造成十分嚴重的數據泄露方面的問題。例如：通過云計算技術建設的系統，管理單位多數是以云租戶的形式存在，管理者不清楚數據是由哪些服務器進行管理，同時也不了解數據存儲的位置具體是在哪里，針對資源池的安全策略配置甚至不清楚是否是符合系統本身的要求。同時，在租用云服務商的服務過程中也容易出現共享物理存儲的問題，若未采取有效的隔離措施，則可直接導致多個部門數據可以互相訪問不受限制，若是隔離策略配置不完善則可導致不同單位之間的資源共享，甚至可能存在惡意修改、刪除數據等非法操作。

三、如何避免云計算背景下的平臺建設面臨的問題

在當前形勢下，將云計算應用于城市軌道交通系統平臺建設中仍然處在探索時期，相關的技術有待進一步改進，筆者認為，利用云計算技術建設、改造的城軌系統面臨的安全問題與傳統的信息化系統并沒有特別大的差別，從頂層設計、新型攻擊防護等層面進行的防護策略同樣適用于城市軌道交通云安全。

在《GBT22239-2019信息安全技術網絡安全等級保護基本要求》當中，明確要求應采取相關技術手段保障信息系統網絡安全，加大構建以云計算、大數據等新技術支撐下的城市軌道交通網絡安全建設保障體系，從業務流程、安全需求、數據防護、資源共享等方面著手，加大信息系統建設頂層規劃，遵循“一個中心，三層防護”的建設原則。城市軌道交通云計算技術的引用可以很好的解決網絡安全層面的技術防護問題。

城市軌道交通系統具有很強的工控屬性，近年來，國外敵對勢力對于我國工控系統發起的有組織、有預謀的專業化攻擊破壞行為日益猖獗。隨著針對工控系統的新型網絡攻擊的出現，如APT攻擊、勒索軟件、遠程木馬、網絡蠕蟲、郵件釣魚等，致使城市軌道交通信息系統面臨著嚴峻考驗，其中APT攻擊是軌道交通系統面臨的最大威脅，這種攻擊通常采用0day漏洞，攻擊目標明確，持續時間很長，很難被發現及防御。通過部署相關工業級的APT攻擊防護系統，行為分析系統及溯源等系統，實現對于網絡攻擊側的未知威脅早發現。