城市軌道交通云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安全體系研究

張 威，司鑫悅

（1. 溫州市鐵路與軌道交通投資集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，浙江溫州 325600；2. 鐵科院（北京）工程咨詢(xún)有限公司，北京 100081）

隨著國(guó)內(nèi)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，我國(guó)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目不斷開(kāi)展上線(xiàn)，應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心資源利用率低、能源消耗大、業(yè)務(wù)上線(xiàn)慢、管理智能化程度低等弊端日益突出[1]。云計(jì)算以其高效、低能耗、彈性擴(kuò)展的特點(diǎn)，符合未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，在各領(lǐng)域中被實(shí)踐應(yīng)用。城軌云作為新型技術(shù)手段，是智慧城軌建設(shè)的基礎(chǔ)，城軌云對(duì)于大數(shù)據(jù)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、打破信息孤島、優(yōu)化現(xiàn)有3級(jí)系統(tǒng)架構(gòu)、承載智慧地鐵業(yè)務(wù)等方面帶來(lái)顛覆性變革[2]。隨著城軌云的發(fā)展，容器、微服務(wù)等技術(shù)開(kāi)始走上城軌云舞臺(tái)，各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合程度也越來(lái)越高，云數(shù)融合已成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，如何保證信息安全，減少網(wǎng)絡(luò)攻擊、信息泄漏、木馬病毒事件的發(fā)生，也已成為當(dāng)下熱點(diǎn)問(wèn)題。文章通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、安全運(yùn)營(yíng)體系、安全管理體系3 方面進(jìn)行強(qiáng)化和深入研究，搭建城市軌道交通云網(wǎng)絡(luò)安全體系。

1 城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

本文通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)范性、網(wǎng)絡(luò)可靠性、網(wǎng)絡(luò)邊界安全、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)流量等進(jìn)行分析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信安全、設(shè)備自身安全、網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行管理等，搭建城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

1.1 總體架構(gòu)

參照中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合業(yè)內(nèi)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)分析評(píng)估內(nèi)容，將城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)分為3張網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃，即安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部管理網(wǎng)及外部服務(wù)網(wǎng)[3]。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)采用具備高擴(kuò)展性的扁平化組網(wǎng)，同時(shí)為滿(mǎn)足城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全一體化及后續(xù)新型業(yè)務(wù)對(duì)于低延時(shí)的需求，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃如圖1所示。

1.2 網(wǎng)絡(luò)拓樸規(guī)劃

以生產(chǎn)網(wǎng)為例，整體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采用分區(qū)分模塊原則，大致分為網(wǎng)絡(luò)核心交換區(qū)、云桌面資源區(qū)、計(jì)算資源區(qū)、測(cè)試區(qū)、大數(shù)據(jù)資源區(qū)、人工智能（AI）及智慧類(lèi)業(yè)務(wù)區(qū)、云安全資源區(qū)、桌面接入?yún)^(qū)以及存儲(chǔ)資源區(qū)等，同時(shí)通過(guò)核心區(qū)實(shí)現(xiàn)與線(xiàn)路云業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)、非云業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)、外部系統(tǒng)接入?yún)^(qū)的互聯(lián)互通，并且構(gòu)建單獨(dú)的運(yùn)維管理網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)資源的統(tǒng)一管理及運(yùn)維。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，通過(guò)自防御網(wǎng)絡(luò)（SDN）控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全資源的調(diào)度與編排，包括安全防護(hù)策略與安全路徑的定義，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全一體化，同時(shí)對(duì)于A(yíng)I及智慧類(lèi)業(yè)務(wù)，采用遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)（RDMA）技術(shù)，滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的高效訪(fǎng)問(wèn)需求。

通過(guò)圖2所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃圖可以看出整網(wǎng)分為4張網(wǎng)，分別為：外部服務(wù)網(wǎng)、內(nèi)部管理網(wǎng)、運(yùn)維管理網(wǎng)、安全生產(chǎn)網(wǎng)。外部服務(wù)網(wǎng)主要用于內(nèi)網(wǎng)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)和外網(wǎng)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)；內(nèi)部管理網(wǎng)主要由云計(jì)算區(qū)和智能化接入?yún)^(qū)組成；運(yùn)維管理網(wǎng)主要由各管理平臺(tái)和運(yùn)維平臺(tái)組成，擁有最高權(quán)限，對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一運(yùn)維和管理；安全生產(chǎn)網(wǎng)主要由車(chē)輛運(yùn)行調(diào)度所需的各個(gè)系統(tǒng)搭建完成，各系統(tǒng)獨(dú)立組網(wǎng)[4]。

2 全鏈路安全運(yùn)營(yíng)體系

針對(duì)云平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與特點(diǎn)，通過(guò)覆蓋“云、網(wǎng)絡(luò)、終端、數(shù)據(jù)、應(yīng)用”等5個(gè)方面的技術(shù)監(jiān)管建設(shè)，補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)，構(gòu)建安全工作業(yè)務(wù)化、安全管理常態(tài)化、安全處置精準(zhǔn)化的全鏈路安全運(yùn)營(yíng)體系[5]。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)共享共用，強(qiáng)化各部門(mén)主體責(zé)任，深化工作體制融合支撐，全面提升城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全的監(jiān)測(cè)響應(yīng)處置管理能力。通過(guò)構(gòu)建城市軌道交通全鏈路網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，梳理安全數(shù)據(jù)清單，清晰安全管理業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、通報(bào)、整改的及時(shí)性、有效性，進(jìn)一步壓實(shí)各部門(mén)的主體管理職責(zé)。

從全鏈路安全運(yùn)營(yíng)的角度來(lái)看，整體體系應(yīng)從網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)、數(shù)據(jù)安全體系、應(yīng)用安全態(tài)勢(shì)、云端安全能力、終端安全感知這5個(gè)方面進(jìn)行探索與建設(shè)[6]。

2.1 網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)研究

城軌云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為線(xiàn)網(wǎng)中心云平臺(tái)+車(chē)站2級(jí)架構(gòu)，通過(guò)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行數(shù)據(jù)互通的方式進(jìn)行部署。數(shù)據(jù)中心采用標(biāo)準(zhǔn)的云計(jì)算扁平組網(wǎng)架構(gòu)，并且劃分為業(yè)務(wù)網(wǎng)、存儲(chǔ)網(wǎng)、管理網(wǎng)等多張獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，且整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)要求具備一定的冗余能力和可擴(kuò)展性，可以更好地進(jìn)行彈性調(diào)度與伸縮擴(kuò)展[7]。

2.2 數(shù)據(jù)安全體系建設(shè)

目前數(shù)據(jù)安全體系建設(shè)包括數(shù)據(jù)分類(lèi)分級(jí)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)脫敏系統(tǒng)、數(shù)據(jù)透明加密系統(tǒng)、數(shù)據(jù)防泄漏系統(tǒng)、應(yīng)用程序接口（API）網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)庫(kù)安全網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，并通過(guò)數(shù)據(jù)安全管控平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)安全的統(tǒng)籌管理。

2.3 應(yīng)用安全態(tài)勢(shì)建設(shè)

應(yīng)用安全態(tài)勢(shì)建設(shè)包括資產(chǎn)管理、監(jiān)測(cè)預(yù)警、威脅情報(bào)、態(tài)勢(shì)分析、安全通報(bào)[8]。

資產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)城軌云網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)底數(shù)的全面探測(cè)與管控，能夠解決以往資產(chǎn)管控存在的大量短板，并能提供完善的資產(chǎn)管理方案。

監(jiān)測(cè)預(yù)警可全方位監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)、安全事件與失陷資產(chǎn)，并提供對(duì)數(shù)據(jù)的分析、驗(yàn)證、審核等服務(wù)，保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效性。

威脅情報(bào)通過(guò)多種威脅數(shù)據(jù)采集手段，實(shí)現(xiàn)全天候的威脅情報(bào)采集和收錄能力，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)處理、云沙箱等多種手段生產(chǎn)、萃取高質(zhì)量與更豐富的情報(bào)數(shù)據(jù)。

態(tài)勢(shì)分析的作用是將城軌云重要信息系統(tǒng)的資產(chǎn)、威脅風(fēng)險(xiǎn)、網(wǎng)絡(luò)攻擊、安全事件、預(yù)警處置總體分布情況，通過(guò)柱形圖、餅圖、趨勢(shì)曲線(xiàn)圖以及不斷變化的趨勢(shì)數(shù)值進(jìn)行全區(qū)安全態(tài)勢(shì)綜合展現(xiàn)[9]。并提供最新相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全新聞、資訊，把握行業(yè)最新動(dòng)向，為城軌云提供國(guó)內(nèi)外安全態(tài)勢(shì)，做好相應(yīng)分析。

安全通報(bào)是根據(jù)安全監(jiān)測(cè)、態(tài)勢(shì)感知等模塊獲取的信息，結(jié)合資產(chǎn)管理的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用通報(bào)處置模塊對(duì)情報(bào)進(jìn)行分析、判斷并做出預(yù)警，從而可以及時(shí)處置[10]。

2.4 云端安全能力建設(shè)

從城軌云安全角度出發(fā)，匯聚城軌云端資源信息，實(shí)現(xiàn)可視化的云端資源全生命周期信息審查，包括業(yè)務(wù)系統(tǒng)整體數(shù)量、云資源申請(qǐng)數(shù)量、創(chuàng)建信息、部署情況、運(yùn)維操作、性能監(jiān)控以及銷(xiāo)毀釋放等，通過(guò)全鏈路安全運(yùn)營(yíng)平臺(tái)即可統(tǒng)一查看[11]。此外，支持業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)、安全合規(guī)等可視化呈現(xiàn)，讓云端安全運(yùn)營(yíng)管理變得更加簡(jiǎn)單，充分明晰云端資產(chǎn)安全情況。

2.5 終端安全感知建設(shè)

終端安全感知建設(shè)分為城軌云終端安全能力建設(shè)與互聯(lián)網(wǎng)終端安全能力建設(shè)[12]。終端安全管控能力基于主機(jī)安全衛(wèi)士進(jìn)行建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒（如勒索病毒、挖礦病毒等）的查殺、服務(wù)器性能監(jiān)控、服務(wù)器外設(shè)管理、服務(wù)器配置管理、服務(wù)器定期巡檢等功能。

3 網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)營(yíng)管理體系

3.1 網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃咨詢(xún)及管理制度

網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃咨詢(xún)及制定管理制度可以通過(guò)組建安全規(guī)劃小組，并根據(jù)城市軌道交通集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)安全保障體系建設(shè)、十四五規(guī)劃等提供2021年—2025年5年的網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃方案，從而設(shè)計(jì)合理的項(xiàng)目實(shí)施方案和實(shí)施流程，協(xié)助進(jìn)行項(xiàng)目推進(jìn)及落地。內(nèi)容主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略、技術(shù)、管理體系進(jìn)行規(guī)劃，并通過(guò)規(guī)范落實(shí)程度、安全指標(biāo)、安全威脅等級(jí)、安全缺失、信息反饋指標(biāo)、整改處置結(jié)果等內(nèi)容，確定考核評(píng)估的權(quán)重、分值和制定考核評(píng)估后的獎(jiǎng)懲機(jī)制，將網(wǎng)絡(luò)安全工作監(jiān)督管理有效落地，為城市軌道交通集團(tuán)各級(jí)單位網(wǎng)絡(luò)安全保障工作的閉環(huán)持續(xù)有效提供規(guī)范和依據(jù)[13]。

在編制管理制度文件時(shí)，按照最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，定期以集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)安全管理現(xiàn)狀、差距以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等為參照，制定網(wǎng)絡(luò)安全管理體系框架，明確管理體系方針、政策等，并從城市軌道交通實(shí)際業(yè)務(wù)流程出發(fā)，按照相應(yīng)管理標(biāo)準(zhǔn)，編寫(xiě)相應(yīng)管理制度文件，并進(jìn)行持續(xù)修訂與完善[14]。制定的制度規(guī)范可以從信息化建設(shè)項(xiàng)目管理、信息系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理、官方互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)管理細(xì)則、數(shù)據(jù)共享開(kāi)放管理、網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理、信息化數(shù)據(jù)管理等角度開(kāi)展。同時(shí)，安全規(guī)劃小組可以根據(jù)需求，針對(duì)信息化前沿規(guī)劃方面的相關(guān)安全管理制度體系，提供咨詢(xún)服務(wù)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)、流程及思路

網(wǎng)絡(luò)安全的根本性對(duì)抗者是人[15]。對(duì)于組織機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，專(zhuān)業(yè)安全人員在安全運(yùn)營(yíng)管理體系中占據(jù)核心地位。合理地進(jìn)行專(zhuān)業(yè)人員的配置，能夠保證策略的有效執(zhí)行、平臺(tái)的有效使用、產(chǎn)品的合理管理、流程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)安全運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)的要求有2個(gè)方面：團(tuán)隊(duì)的組織架構(gòu)與團(tuán)隊(duì)能力。

安全運(yùn)營(yíng)管理體系的建設(shè)不僅要考慮到運(yùn)營(yíng)人員的組織分工，還要融合業(yè)務(wù)發(fā)展、適配管理要求，制定和完善統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化的運(yùn)營(yíng)流程，形成和落實(shí)日常安全運(yùn)營(yíng)機(jī)制，規(guī)范安全運(yùn)營(yíng)操作環(huán)節(jié)、步驟、工具和方法，提高安全運(yùn)營(yíng)的工作效率，保證運(yùn)營(yíng)操作的一致性、服務(wù)交付的統(tǒng)一性和服務(wù)質(zhì)量的穩(wěn)定性。

整體安全運(yùn)營(yíng)管理體系覆蓋了資產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、邊界防御、威脅檢測(cè)、應(yīng)急響應(yīng)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)預(yù)警、合規(guī)建設(shè)等安全管控界面，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的安全運(yùn)營(yíng)流程（SOP）將組織、流程、技術(shù)有機(jī)結(jié)合，充分利用現(xiàn)有基礎(chǔ)安全資源，參考網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)營(yíng)模型的五大核心攻防對(duì)抗域，對(duì)安全運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和編排，持續(xù)開(kāi)展常態(tài)化、一體化、專(zhuān)業(yè)化的安全運(yùn)營(yíng)工作。整體安全運(yùn)營(yíng)工作是朝著快速提升和迭代優(yōu)化攻擊防御能力、風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)能力、威脅分析能力、應(yīng)急響應(yīng)能力和業(yè)務(wù)恢復(fù)能力的目標(biāo)前進(jìn)，期望能夠構(gòu)建主動(dòng)、積極、縱深、精準(zhǔn)、整體的安全運(yùn)營(yíng)管理體系，實(shí)現(xiàn)全鏈路安全運(yùn)營(yíng)管理體系閉環(huán)，最大限度上將風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的范圍。

4 研究成效

4.1 建設(shè)安全管控統(tǒng)籌管理、分級(jí)處置的架構(gòu)

本文提出的云平臺(tái)在組織架構(gòu)及安全規(guī)劃上均采用自上而下的設(shè)計(jì)體系，在管理的維度上，方案的安全運(yùn)營(yíng)服務(wù)體系將為安全制度和今后的安全規(guī)劃提供專(zhuān)家級(jí)的指導(dǎo)方向和建議；在流程的維度上，研究中的安全管理中心能夠提供全域的安全事件整合和感知，結(jié)合人工處置服務(wù)能夠提供閉環(huán)的安全事件解決流程；在技術(shù)的維度上，針對(duì)全網(wǎng)的安全防護(hù)和全流程的數(shù)據(jù)安全治理為分級(jí)處置提供解決問(wèn)題的抓手。

4.2 內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、生產(chǎn)網(wǎng)三網(wǎng)分域管控

本研究通過(guò)邊界訪(fǎng)問(wèn)控制設(shè)備，對(duì)城軌云平臺(tái)的三網(wǎng)進(jìn)行了邊界及內(nèi)部業(yè)務(wù)的切割，根據(jù)三網(wǎng)的不同業(yè)務(wù)和安全防護(hù)需求分別進(jìn)行了安全規(guī)劃，針對(duì)性地降低各區(qū)域的安全風(fēng)險(xiǎn)，為后期的安全設(shè)計(jì)規(guī)劃鋪平道路。

4.3 明晰安全技術(shù)體系建設(shè)思路

結(jié)合三網(wǎng)分域管理的安全需求，安全技術(shù)體系建設(shè)分別從網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并結(jié)合安全運(yùn)營(yíng)服務(wù)建立統(tǒng)一的安全管理中心，統(tǒng)籌安全管理。網(wǎng)絡(luò)層面結(jié)合外部服務(wù)網(wǎng)、內(nèi)部管理網(wǎng)、安全生產(chǎn)網(wǎng)的現(xiàn)狀，面向流量、安全日志、資產(chǎn)脆弱性等基礎(chǔ)安全顆粒進(jìn)行安全設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)層面主要面向內(nèi)部管理網(wǎng)，對(duì)于敏感數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)集中精力進(jìn)行安全防護(hù)，打造集網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、服務(wù)于一體的安全能力[16]。

5 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全體系的建設(shè)可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通“云、網(wǎng)絡(luò)、終端、數(shù)據(jù)、應(yīng)用”5個(gè)維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的安全監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、資產(chǎn)的信息化管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上一鍵通報(bào)、預(yù)警、快速處置，可有效減少傳統(tǒng)通信、交通、人力、管理等方面的支出，大幅降低各類(lèi)資源的消耗，節(jié)約社會(huì)資源。將行政效能監(jiān)督、被動(dòng)式監(jiān)督轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行式、主動(dòng)式全過(guò)程監(jiān)督，可以有效提高信息利用率和時(shí)效性。