轨道交通工业控制系统信息安全：分析与展望

doi:10.11959/j.issn.2096-6652.202114

智能科学与技术学报 ›› 2021, Vol. 3 ›› Issue (2): 139-148.doi: 10.11959/j.issn.2096-6652.202114

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轨道交通工业控制系统信息安全：分析与展望

李浥东¹, 章子凯², 董海荣², 张洪磊¹, 陈灏瑜¹, 韩瑜珊¹

¹ 北京交通大学计算机与信息技术学院，北京 100044
² 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京 100044

修回日期:2021-05-15 出版日期:2021-06-15 发布日期:2021-06-01
作者简介:李浥东（1982- ），男，博士，北京交通大学计算机与信息技术学院副院长、教授、博士生导师，智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室副主任。主要研究方向为大数据智能、数据隐私保护、先进计算、智能交通等。在 IEEE Transactions on Information Forensics and Security、IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering、IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems、IEEE Transactions on Computers等国际学术期刊和SIGKDD、CVPR、AAAI 等会议上发表学术论文100 余篇。曾主持国家自然科学基金重大/重点项目、国家重点研发计划、工信部工业互联网创新发展工程项目等20余项省部级以上课题。担任中国计算机学会理事、青年计算机科技论坛主席、大数据专家委员会委员、高性能计算专业委员会委员，中国自动化学会控制理论专业委员会副秘书长、大数据专业委员会委员、平行智能专业委员会委员。曾担任多个国际会议的程序委员会主席、分会主席、程序委员会委员。曾获北京市科学技术进步奖二等奖、中国自动化学会科学技术进步奖一等奖、詹天佑铁道科学技术奖专项奖，以及IEEE国际会议最佳论文奖等
章子凯（1989- ），男，北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室博士生，主要研究方向为工业控制系统安全、信息安全、人工智能
董海荣（1974- ），女，博士，北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室教授，主要研究方向为列车运行智能控制与优化、调度控制一体化
张洪磊（1993- ），男，北京交通大学计算机与信息技术学院博士生，主要研究方向为人工智能安全、推荐系统、隐私保护
陈颢瑜（1995- ），男，北京交通大学计算机与信息技术学院博士生，主要研究方向为隐私保护、智能交通
韩瑜珊（1996- ），女，北京交通大学计算机与信息技术学院硕士生，主要研究方向为计算机视觉
基金资助:
国家重点研发计划基金资助项目(2018YFB0803500);工业企业侧安全数据采集设备项目(KKB920001534);国家自然科学基金资助项目(KKA118001533)

Information security of the industrial control system for rail：analysis and prospect

Yidong LI¹, Zikai ZHANG², Hairong DONG², Honglei ZHANG¹, Haoyu CHEN¹, Yushan HAN¹

¹ School of Computer and Information Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
² State Key Lab of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China

Revised:2021-05-15 Online:2021-06-15 Published:2021-06-01
Supported by:
The National Key Research and Development Program of China(2018YFB0803500);Safety Data Acquisition Equipment for Industrial Enterprises(KKB920001534);The National Natural Science Foundation of China(KKA118001533)

摘要/Abstract

摘要：

轨道交通工业控制系统是国家重要的基础设施之一。随着信息技术的迅速发展和网络形势的逐渐严峻，轨道交通工业控制系统信息安全受到了越来越多的关注。分析了轨道交通工业控制系统的系统组成，总结了轨道交通工业控制系统面临的安全威胁种类，举例剖析了轨道交通工业控制系统信息安全风险演化，并进一步对轨道交通工业控制系统信息安全威胁趋势进行了解析。最后，给出了轨道交通工业控制系统信息安全技术的发展建议。

关键词: 轨道交通工业控制系统, 工业控制系统信息安全, 威胁分析

Abstract:

As one of the important national infrastructures, more and more attentions are attracted by the industrial control system for rail (ICS-R), with the rapid development of information technology and the increasingly severe network situation.The system composition of ICS-R was analyzed, the types of security threats faced by the ICS-R were summarized and analyzed, the practical cases of threat propagation were given, and the information security threat trend of ICS-R was analyzed considering the development trend of technology.Finally, several development suggestions were prospected as promising techniques.

Key words: industrial control system for rail, information security of industrial control system, threat analysis

中图分类号:

TP309

李浥东, 章子凯, 董海荣, 等. 轨道交通工业控制系统信息安全：分析与展望[J]. 智能科学与技术学报, 2021, 3(2): 139-148.

Yidong LI, Zikai ZHANG, Hairong DONG, et al. Information security of the industrial control system for rail：analysis and prospect[J]. Chinese Journal of Intelligent Science and Technology, 2021, 3(2): 139-148.

图/表 4

表1

图1

图2

图3

参考文献 30

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对比项	传统IT信息系统	一般工业控制系统	轨道交通工业控制系统
性能要求	不要求实时	实时通信	部分子系统对实时通信要求更高
	可以忍受高时延和抖动	响应时间很关键	部分子系统可以忍受高时延和抖动，但是要求高吞吐量
	高吞吐量	时延和抖动都在一定阈值内适度吞吐量
风险管理	数据机密性和完整性最重要，可用性和容错次要，允许停机重启	操作人员的人身安全最重要，生产过程的保护和容错其次，不允许暂时停机	旅客和操作人员的人身安全最重要，生产过程的保护和容错其次，部分系统允许暂时停机
网络结构	扁平化结构主从关系不明显	纵向高度集成主从关系明显	庞大混杂的结构，既存在扁平化结构，也存在纵向高度集成
网络边缘	通用计算机	传感器和远动装置	工业计算机、服务器、传感器、远动装置
	物理安全需求不高	对物理环境有要求	物理环境复杂多样，对物理安全有更高的要求
		对员工区域有限制，可以进行设备隔离	部分设备容易被非操作人员接触到
通信内容	一般信息	遥测、遥信、遥控、遥调信息	既有用于操作人员间及操作人员与设备间合作联络的一般信息，也有遥测、遥信、遥控、遥调信息
系统业务	信息的传播、处理、存储	离散工业或流程工业业务	人员运输业务，其每个子过程都可以被看作流程工业业务
			旅客服务业务、离散工业业务以及一般信息服务业务

轨道交通工业控制系统信息安全：分析与展望

Information security of the industrial control system for rail：analysis and prospect

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