城市轨道交通信号系统信息安全分析与对策.pdf
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2022-11-11
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城市轨道交通信号系统信息安全分析与对策
摘要：从网络安全法、工业控制信息安全和信息安全等级保护的角度，阐述了
加强城市轨道交通信息安全建设的必要性。分析了城市轨道交通信号系统安全风
险评估的内容，提出了一种城市轨道交通信号系统安全风险评估方案，可以全面
保护信号系统的信息安全。
关键词：城市轨道交通；信号系统；信息安全
引言
目前，随着计算机、网络技术和无线通信技术的飞速发展，以及信息化和工
业化的深度融合，城市轨道交通信号系统越来越多地采用通用协议、通用硬件和
通用软件。因此，信息安全的风险对轨道交通系统尤其是信号系统提出了越来越
严重的挑战。
1、信息安全定义
ISO/IEC27002《信息技术标准文件》对信息安全的定义是维护信息的机密性、
完整性和可用性，即信息安全的三要素。国际电工委员会（International
Electrotechnical Commission）定义的工业控制系统（ICS）信息安全标准 IEC 62443
中的信息安全定义如下：为保护系统而采取的措施；为建立和维护保护系统而采
取的措施所获得的系统状态；以及避免未经授权的访问，系统资源和未经授权或
意外的变更、损坏或损失，基于计算机系统的能力，可以保证未经授权的人员和
系统既不能修改软件及其数据，也不能访问系统功能，但要保证被授权人员和系
统不被阻塞；防止非法或有害的入侵工业控制系统，防止对工业控制系统的非法
或有害入侵，或者干扰其正确和计划的操作］。在工业控制系统中，采用安全保
证等级（SAL）的定量方法，从七个维度对区域或管道的信息安全进行处理和分
析。对于城市轨道交通信号系统而言，信息安全的目标是为信号系统中的信息存
储、传输和处理的生命周期提供一个“良好的自然”环境，信号系统本身应该从“邪
恶的自然”的概念进行设计，以提高系统的鲁棒性。信号系统的信息安全目标不同
于传统的通用信息技术系统。传统的通用信息技术系统遵循 CIA 原理，信号系统
遵循 AIC 原理。
2、信号系统构成
CBTC（基于通信的列车控制）是一种连续的城市轨道交通自动控制系统。采
用高精度的列车定位，独立于轨道电路，大容量，车地双向连续数据通信，实现
车载和地面的安全功能处理。主要包括 ATS 子系统、ATP 子系统、ATO 子系统、
DCS 子系统、CI 子系统和维护子系统。ATS 子系统主要实现列车的自动识别、列
车运行的自动跟踪和显示、运行计划或运行图的编制和管理、自动和人工进路安
排、列车运行的自动调整、列车运行和信号设备状态的自动监控、列车运行的统
计，数据、列车运行性能记录、运行和数据记录、输出和统计处理、列车运行。
监控、仿真和培训、系统故障和恢复处理等。ATP 子系统用于检测列车位置、实
现列车间隔控制和正确的进路对中、监控列车运行速度、实现列车超速保护控制、
记录司机操作和设备运行状态等，ATO 子系统用来启动列车并实现站间自动运行，
控制列车实现车站定点停车、车站通过和折返作业，与行车指挥监控系统相结合
实现列车运行自动调整等。DCS 的主要功能是在信号系统各子系统之间传输数据。
无线系统对于消息传输是完全透明的，需要采取保护措施来保证网络安全，分布
式控制系统由骨干传输网和无线通信网组成，主干网由同步数字系统（SDH）传
输设备和高端以太网交换机构成，传输设备的模块配置冗余，以确保单个模块故
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