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福州地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)信息安全研究

文檔作者：蒲井崗文檔來(lái)源：廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年08月27日
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電工技術(shù)系統(tǒng)解決方案
福州地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)信息安全研究
蒲井崗
(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州510010)
摘要：分析福州地鉸綜合監(jiān)控系統(tǒng)需配置信息安全等保三級(jí)的需求，介紹福州地鉸綜合監(jiān)控系統(tǒng)信息安全等保三級(jí)
的設(shè)計(jì)思路，并提出福州地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)信息安全等保三級(jí)可采取的安全措施。
關(guān)鍵詞：信息安全；地鐵； ISCS
Research on Information Security of Fuzhou Metro Integrated Monitoring System
PUJinggang
(Guangzhou Metro Design &amp;amp; Research Institute Co. Ltd， Guangzhou 510010, China)
Abstract：The needs of three level security protection of Fuzhou Metro integrated monitoring system were analyzed. The
design ideas of information security of Fuzhou Metro integrated monitoring system was introduced were proposed.
Keywords ： Information security； metro； ISCS1
1 地鐵信息安全研究背景
地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)是一個(gè)高度集成的綜合自動(dòng)
化監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)集成互聯(lián)地鐵多個(gè)子系統(tǒng)，達(dá)到統(tǒng)一監(jiān)
控管理的目的。因此，ISCS系統(tǒng)對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)顯得尤為重
要。同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及發(fā)展，系統(tǒng)入侵、網(wǎng)路病毒、非
法外聯(lián)、系統(tǒng)漏洞層、事后審計(jì)的缺乏越來(lái)越常見(jiàn)，這些
因素都直接威脅到地鐵ISCS系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定。
一旦發(fā)生信息安全事故，嚴(yán)重的話(huà)甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)地鐵
的運(yùn)行及乘客的人生安全[1_2]。
福州地鐵在建設(shè)過(guò)程中，為了響應(yīng)國(guó)家信息安全等級(jí)
保護(hù)的基本要求，更好地保證地鐵的安全運(yùn)行，在建設(shè)之
初就對(duì)新建線(xiàn)路綜合監(jiān)控系統(tǒng)做信息安全的整體規(guī)劃。綜
合監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行不僅為福州地鐵的發(fā)展提供了強(qiáng)有
力的保障，而且加快了城市地鐵產(chǎn)業(yè)的信息現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)
程，從而推動(dòng)城市的可持續(xù)發(fā)展[-4]。
2 福州地鐵信息安全研究目的
福州地鐵ISCS系統(tǒng)等保三級(jí)設(shè)計(jì)目標(biāo)是：達(dá)到GB
17859 —1999規(guī)范對(duì)地鐵ISCS系統(tǒng)等保三級(jí)的保護(hù)措施要
求，在福州地鐵ISCS系統(tǒng)現(xiàn)有等保二級(jí)的基礎(chǔ)上，參照
《信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)安全等級(jí)保護(hù)實(shí)施指南》的要求措
施對(duì)福州地鐵ISCS系統(tǒng)進(jìn)行等級(jí)保護(hù)規(guī)劃，完成綜合監(jiān)
控系統(tǒng)的等級(jí)保護(hù)實(shí)施工作。
根據(jù)公安部關(guān)于信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級(jí)定級(jí)相關(guān)要
求，按等保三級(jí)來(lái)建設(shè)，保證福州地鐵ISCS系統(tǒng)安全、
收稿日期：2018-01-18
可靠、穩(wěn)定、持久地運(yùn)行；明確福州地鐵ISCS系統(tǒng)信息
安全在后續(xù)線(xiàn)路信息化建設(shè)中同步協(xié)調(diào)穩(wěn)定的的實(shí)施發(fā)
展；明確福州地鐵ISCS專(zhuān)業(yè)的安全責(zé)任，明確其等保三
級(jí)的安全措施，以及建設(shè)范圍；有利于推動(dòng)福州地鐵ISCS
系統(tǒng)等保三級(jí)的針對(duì)性，推動(dòng)福州地鐵ISCS系統(tǒng)等保三
級(jí)的建立和完善。
3 信息安全防護(hù)示意總圖
福州地鐵ISCS系統(tǒng)信息安全防護(hù)示意總圖如圖1所
/示。
圖1 福州地鐵ISCS系統(tǒng)信息安全防護(hù)示意總圖
Fig.l General scheme of information security protection for Fuzhou Metro
4 ISCS信息安全配置構(gòu)成
福州地鐵ISCS信息安全系統(tǒng)配置參照國(guó)家信息安全
等級(jí)保護(hù)制度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定，按照國(guó)家信息安全等級(jí)保
70 www.chinaet.net I 中國(guó)電工網(wǎng)
系統(tǒng)解決方案電工技術(shù)
護(hù)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配置。構(gòu)架以核心業(yè)務(wù)為主體、多重保護(hù)為
載體的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在物理防護(hù)、主機(jī)防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、應(yīng)
用防護(hù)、數(shù)據(jù)備份防護(hù)等多方面采取保護(hù)措施，使其具備
有效的保護(hù)核心生產(chǎn)和辦公業(yè)務(wù)系統(tǒng)的技術(shù)和能力。
車(chē)站級(jí)ISCS信息安全配置包括:工業(yè)主機(jī)安全防護(hù)軟
件；工控安全邊界隔離防護(hù)系統(tǒng)；工控安全監(jiān)測(cè)審計(jì)系
統(tǒng)。
中央級(jí)ISCS信息安全配置包括:工業(yè)主機(jī)安全防護(hù)軟
件；工控安全邊界隔離防護(hù)系統(tǒng)；工控安全監(jiān)測(cè)審計(jì)系
統(tǒng)；工控安全運(yùn)維管理系統(tǒng)；工控安全管理中心系統(tǒng)。
綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)使用以上信息安全系統(tǒng)，形成綜合
監(jiān)控系統(tǒng)的全生命周期的安全防護(hù)體系，做到攻擊行為可
防護(hù)，安全運(yùn)營(yíng)可監(jiān)控，滿(mǎn)足福州地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)
展需求。
5 ISCS信息安全系統(tǒng)功能
5 .1 工控網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)審計(jì)系統(tǒng)
在福州地鐵中央級(jí)ISCS系統(tǒng)、車(chē)站級(jí)ISCS系統(tǒng)、車(chē)
輛段ISCS系統(tǒng)及停車(chē)場(chǎng)ISCS系統(tǒng)中部署工控網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)
測(cè)審計(jì)系統(tǒng)，對(duì)工業(yè)控制協(xié)議(如ModbusTCP、OPC等）
的通信報(bào)文進(jìn)行深度解析，系統(tǒng)不間斷的偵測(cè)對(duì)福州地鐵
ISCS系統(tǒng)的非法系統(tǒng)人侵、非法控制操作、網(wǎng)絡(luò)病毒人
侵、非法外部設(shè)備接人、檢查安全及報(bào)警。同時(shí)，針對(duì)地
鐵ISCS系統(tǒng)對(duì)中央級(jí)、車(chē)站級(jí)級(jí)各類(lèi)人員的操作行為進(jìn)
行審計(jì)追蹤的手段，工控網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)審計(jì)系統(tǒng)為事后進(jìn)
行事件追蹤與定責(zé)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)部署在關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)
節(jié)點(diǎn)處，用來(lái)收集工控網(wǎng)絡(luò)流量及通信數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一進(jìn)行
管理、分析與統(tǒng)計(jì)，建立安全基線(xiàn)，對(duì)異常及攻擊行為進(jìn)
行告警。包括但不限于以下功能。
(1) 網(wǎng)絡(luò)異常檢測(cè)：忠實(shí)記錄工控協(xié)議通信記錄，自學(xué)
習(xí)建立正常通信行為基線(xiàn)模型，對(duì)偏離基線(xiàn)異常操作行為
進(jìn)行告警上報(bào)。
(2) 網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測(cè):檢查并報(bào)警網(wǎng)絡(luò)控制訪(fǎng)問(wèn)攻擊、系
統(tǒng)人侵攻擊等。
(3) 關(guān)鍵事件檢測(cè)：對(duì)工程師站組態(tài)變更、操控指令
變、PLC程序下裝以及負(fù)載變更等關(guān)鍵事件告警。
(4) 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可視化:提供多種角度，多種形式，多種
表格的網(wǎng)絡(luò)視圖。
(5) 多級(jí)聯(lián)動(dòng)：能夠與中心的管理中心進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，可通
過(guò)管理中心系統(tǒng)以一對(duì)一的方式，一對(duì)多的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)工
控網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)審計(jì)系統(tǒng)的監(jiān)管。
5 .2 工控安全邊界隔離防護(hù)系統(tǒng)
對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邊界防護(hù)，在綜合監(jiān)控系統(tǒng)
內(nèi)部，中央級(jí)、車(chē)站級(jí)，就地級(jí)之間通過(guò)部署工控安全邊
界隔離防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行縱向隔離，在綜合監(jiān)控系統(tǒng)與其他系
統(tǒng)接口之間部署工控安全邊界隔離防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行橫向隔
離。 通過(guò)部署工控安全邊界隔離防護(hù)系統(tǒng)有效的保護(hù)不同
區(qū)域的安全。工控安全邊界隔離防護(hù)系統(tǒng)包括但不限于以
下功能:工業(yè)協(xié)議深度完整性分析檢測(cè)； 工業(yè)協(xié)議讀寫(xiě)控
制；防火墻功能；白名單黑名單檢測(cè)訪(fǎng)問(wèn)功能；防御各類(lèi)
人侵攻擊；進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)；日志上
傳統(tǒng)一管理；系統(tǒng)漏洞檢測(cè)報(bào)警。
5 .3 工控安全運(yùn)維審計(jì)系統(tǒng)
在中央級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)中部署一套運(yùn)維審計(jì)系統(tǒng)，對(duì)
中央級(jí)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和各類(lèi)ISCS服務(wù)器采取保護(hù)措施，
對(duì)地鐵ISCS系統(tǒng)的訪(fǎng)問(wèn)控制進(jìn)行檢測(cè)和審核，以達(dá)到對(duì)
訪(fǎng)問(wèn)者的控制、追蹤、判定及報(bào)警，對(duì)運(yùn)維和管理人員賬
號(hào)使用情況進(jìn)行畫(huà)面監(jiān)視和記錄；針對(duì)運(yùn)維賬號(hào)實(shí)名制審
計(jì)，為事后取證提供證據(jù)，核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)有統(tǒng)一管控出人
口，有效減少核心信息資產(chǎn)的破壞和泄漏；當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題提
供有力證據(jù)并可透視問(wèn)題發(fā)生整個(gè)過(guò)程，解決一切疏忽于
管理上的安全問(wèn)題事件的發(fā)生，滿(mǎn)足單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)對(duì)安全
性和等級(jí)保護(hù)三級(jí)系統(tǒng)的審計(jì)合規(guī)性要求。該系統(tǒng)包括但
不限于以下功能:集中賬號(hào)管理，完成對(duì)賬號(hào)整個(gè)生命周
期的監(jiān)控和管理；可規(guī)定時(shí)間端，定時(shí)不規(guī)律的改動(dòng)密碼
設(shè)置，消除因密碼長(zhǎng)時(shí)間不變或簡(jiǎn)單易猜而引起的破解；
具備安全域之間的訪(fǎng)問(wèn)控制功能，對(duì)地鐵ISCS系統(tǒng)服務(wù)
器的攻擊行為進(jìn)行阻止及過(guò)濾；對(duì)于所有遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)目標(biāo)主
機(jī)的會(huì)話(huà)連接進(jìn)行實(shí)時(shí)畫(huà)面監(jiān)控和記錄；事后關(guān)鍵字檢索
與視頻畫(huà)面回放；具備自動(dòng)報(bào)表生成功能，并可根據(jù)實(shí)際
需求，定制報(bào)表內(nèi)容及格式。
5 .4 工控安全統(tǒng)一管理中心系統(tǒng)
在ISCS系統(tǒng)中央級(jí)設(shè)備用房部署工控安全統(tǒng)一管理
中心系統(tǒng)，用于對(duì)全線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括但不限于
以下功能。
(1) 安全設(shè)備管理:通過(guò)對(duì)相應(yīng)設(shè)備和系統(tǒng)管理模塊進(jìn)
行授權(quán)，開(kāi)啟不同安全設(shè)備和系統(tǒng)的管理功能。
(2) 日志報(bào)表管理：統(tǒng)一安全管理中心將收集系統(tǒng)日
志、配置日志、流量日志、攻擊日志、訪(fǎng)問(wèn)日志。地鐵運(yùn)
維工作人員能通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)日志報(bào)表的管理，能夠快速檢
索到網(wǎng)絡(luò)或相應(yīng)設(shè)備的安全問(wèn)題和漏洞。
日志內(nèi)容包括操作者、操作IP、操作時(shí)間、操作指
令、處理方式等，細(xì)致全面的日志記錄，方便管理員對(duì)網(wǎng)
絡(luò)異常事件精確定位。
(3) 賬戶(hù)管理:系統(tǒng)采用三權(quán)分立分權(quán)管理模式，各管
理員各司其職，并相互監(jiān)督，有效避免了越權(quán)和權(quán)限過(guò)大
帶來(lái)的更大威脅。
(4) 設(shè)備管理:統(tǒng)一安全管理中心收集工控網(wǎng)絡(luò)資源的
名稱(chēng)、IP地址信息、MAC地址等信息，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一
管理，為所管理的設(shè)備和系統(tǒng)做日志信息配備使用。對(duì)于
沒(méi)有收集到的設(shè)備和系統(tǒng)信息，可以自行添加。
(下轉(zhuǎn)第8 1 頁(yè)）
2 0 1 8 |2(下)期 71
系統(tǒng)解決方案電工技術(shù)
分子結(jié)合的分子間作用力減小，同樣削弱了其親水性
能[11]。
綜上所述，老化后纖維素比表面積下降，無(wú)定型區(qū)増
大，內(nèi)部孔隙増多。自然環(huán)境下存在于間隙的親水雜質(zhì)和
基團(tuán)引起纖維素親水能力上升，而在植物油紙系統(tǒng)中表現(xiàn)
為更多植物油分子浸人纖維素內(nèi)部孔隙，同時(shí)親水性雜質(zhì)
溶解在絕緣油中，與水分子結(jié)合的親水基團(tuán)減少，綜合導(dǎo)
致間接吸附水能力急劇減弱，因而老化絕緣紙的吸濕能力
比未老化絕緣紙吸濕性能更弱，這是植物絕緣油造成老化
浸油絕緣紙與未浸油老化絕緣紙吸濕能力有差異表現(xiàn)的根
本原因。
4 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了不同老化組合的植物油紙水分平衡試驗(yàn)，
分析了植物絕緣油和絕緣紙熱老化單獨(dú)對(duì)水分平衡特性的
影響規(guī)律，從微觀(guān)結(jié)構(gòu)角度解釋了植物絕緣油對(duì)浸油和未
浸油老化絕緣紙吸濕性能差異表現(xiàn)的影響原因，主要結(jié)論
如下：
(1) 在老化初期植物油吸濕能力増幅較小并且結(jié)合水
分子能力相對(duì)較弱，對(duì)水分平衡曲線(xiàn)遷移基本沒(méi)有影響；
老化中、后期，吸濕能力増強(qiáng)，開(kāi)始影響水分平衡曲線(xiàn)遷
移。
(2) 在老化初期絕緣紙纖維素吸濕能力急劇下降但相
對(duì)較強(qiáng)，水分平衡曲線(xiàn)遷移主要由絕緣紙老化造成；老化
中期，絕緣紙吸濕能力下降速度變緩；老化末期，水分平
衡曲線(xiàn)遷移由熱老化植物絕緣油和絕緣紙吸濕性能改變共
同作用造成。
(3) 植物油紙系統(tǒng)中，擴(kuò)散初期水分從植物絕緣油向
絕緣紙劇烈遷移，隨著擴(kuò)散時(shí)間増長(zhǎng)，微水在植物絕緣
油和絕緣紙間的遷移能力下降，水分暫態(tài)曲線(xiàn)整體呈初
期急劇上升后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。并且老化程度越嚴(yán)重的
絕緣紙，水分在油紙系統(tǒng)中擴(kuò)散行為越劇烈，達(dá)到穩(wěn)態(tài)
時(shí)間越短，穩(wěn)態(tài)含水量越低。未老化絕緣紙中水分達(dá)到
穩(wěn)態(tài)大約需要4 天，老化8 0 天絕緣紙約36h 紙中水分不
再變化。
(4) 植物油紙系統(tǒng)中，老化后纖維素?zé)o定型區(qū)増大，內(nèi)
部孔隙増多，導(dǎo)致更多植物油分子浸人纖維素內(nèi)部孔隙，
同時(shí)親水性雜質(zhì)溶解在絕緣油中，比表面積下降，導(dǎo)致結(jié)
合水分子的親水基團(tuán)減少，綜合造成老化后絕緣紙間接吸
附水能力急劇減弱，這是植物絕緣油造成老化浸油絕緣紙
與未浸油老化絕緣紙吸濕能力有差異表現(xiàn)的根本原因。
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(上接第7 1 頁(yè)）
(5)可信主機(jī)管理:為保證系統(tǒng)登錄安全，可在系統(tǒng)中
配置可信主機(jī)?？刂泼钪挥性诒恍湃瘟斜戆酌麊沃械南?
統(tǒng)才可以進(jìn)人工控安全統(tǒng)一管理中心系統(tǒng)，其他主機(jī)則不
被允許進(jìn)人。
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2 0 1 8 |2(下)期 81

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