面向公路信息化建設的網絡安全風險管理框架設計

劉妍君

（甘肅省定西公路應急保障與路網監測中心，甘肅定西 743000）

0 引言

隨著科技的迅速進步，公路信息化建設已成為新的發展趨勢，這也在很大程度上代表了現代公路建設方向。信息化公路不僅能為公眾提供更為便捷、智能的出行方式，還能為公路養護管理單位及政府相關部門提供更為精準、高效的管理工具。公路信息化建設涉及大量數據傳輸、存儲和處理，包括車流量、道路、橋梁、隧道監控視頻、交通事件、路況信息、氣候條件、交通誘導、養護記錄、工程管理、應急管理、數據分析、GIS 地圖等，這些數據的準確性、完整性和及時性直接關系到公路的運營安全和效率[1]。然而，任何一個安全漏洞都可能導致嚴重的后果，數據泄露、惡意攻擊、系統崩潰等風險不僅可能導致重大經濟損失，還可能威脅公眾的生命安全。因此，在公路信息化建設中實施有效的網絡安全風險管理，保證信息的安全性、完整性和準確性至關重要。

1 面向公路信息化建設的網絡安全風險概述

相較于傳統公路，信息化公路具備更強的數據收集和處理能力。通過在公路上布置各類傳感器，如車輛識別系統、氣象監測設備和交通流量統計器，可以實時收集大量交通、環境和設備相關數據[2]。這些數據再被傳輸到中央處理系統，經過處理、分析后，可為決策者提供準確、可靠的信息參考。此外，信息化公路的自動化和智能化程度更高，基于收集到的數據，可以提供實時的交通安全警示和預警信息等，為交通安全提供保障。然而，正是因為高度的數據化和自動化，使得信息化公路在網絡安全方面面臨更多的威脅和挑戰。

1.1 硬件風險

公路信息化建設在帶來眾多便利的同時，也面臨著一系列由硬件所帶來的安全威脅。由于硬件直接與物理世界相聯系，也往往是信息流動的第一道關口，因此硬件風險是網絡安全中的一大難題。

1.1.1 傳感器損壞或故障

許多現代公路依賴于各種傳感器來收集和傳輸交通流量、養護數據、道路狀況等相關數據，如果傳感器被惡意破壞、遭受自然災害或由于其他原因失效，收集到的數據可能產生嚴重偏差，導致公路大數據管理系統作出錯誤決策。例如，如果某交通流量傳感器被損壞并報告道路上沒有車輛，而實際上道路上的交通流量很大，可能導致交通擁堵或安全事故。

1.1.2 通信干擾

公路信息化系統往往需借助無線通信技術傳輸數據。惡意攻擊者可能通過電磁干擾或其他手段干擾相關信號，導致數據傳輸中斷或數據損壞[3]。這種干擾可能會影響交通信號的準確性，甚至可能導致智能交通系統失效。

1.1.3 設備的物理安全風險

公路沿線的信息化設備，如監控攝像頭、數據中繼站等，可能成為盜竊或破壞目標。攻擊者可能試圖竊取或篡改這些設備中的數據，或者直接破壞設備。此外，由于這些設備常常位于偏遠或不易監控的位置，對其保護難度較大。

1.2 軟件風險

在公路信息化建設中，除了硬件風險，軟件風險同樣是嚴重且復雜的問題。軟件作為管理和分析硬件數據的核心，其穩定性、安全性和可靠性對整體系統的健康運行有重要影響。軟件風險主要如下：

1.2.1 惡意軟件侵入

隨著交通系統越來越依賴于軟件進行數據分析、決策支持和自動化操作，其也成了攻擊者的主要攻擊目標。一旦惡意軟件，如病毒、蠕蟲或者勒索軟件滲透進入公路信息化系統，可能會篡改數據、損壞系統或者竊取敏感信息。例如，修改交通信號時間設置，導致交通混亂，或者鎖定關鍵交通管理軟件，要求支付贖金[4]。

1.2.2 軟件漏洞

由于軟件具有一定的復雜性，即使經過反復測試和驗證，仍然可能存在未被發現的漏洞。攻擊者可能會利用這些漏洞，進行未授權訪問、數據竊取或者進行其他惡意活動，更嚴重的情況是軟件漏洞被公開，吸引更多攻擊者。

1.2.3 系統更新和維護風險

新的安全補丁或者軟件更新內容發布時，如何迅速、有效地部署到整個系統中成為一個挑戰。延遲或忽略這些更新，可能會使系統暴露在已知的威脅之下。此外，過時的軟件可能不再受官方支持和維護，也會增加安全風險。

1.2.4 系統不兼容

在公路信息化建設中，往往會涉及多種不同的軟硬件、系統交互。這種復雜的系統互操作性可能會導致新的安全問題。例如，兩個原本安全的系統在交互時可能暴露出新的漏洞或產生預料之外的安全隱患。

1.3 數據風險

在公路信息化框架中，數據是連接硬件與軟件的關鍵紐帶，但數據風險也尤為突出。不同于硬件和軟件的直接威脅，數據風險涉及的更多是信息的完整性、隱私和真實性。數據風險主要如下：

1.3.1 數據泄露

在公路信息化系統中，數據可能涉及道路使用者的私人信息、車輛行駛記錄、交通模式預測等。這些數據如果被非法獲取或濫用，不僅可能侵犯個人隱私，還可能被用于欺詐或其他形式的攻擊。例如，通過分析某一用戶的行駛模式，攻擊者可以預測該用戶的行為習慣，從而設下陷阱或進行其他不法活動。

1.3.2 數據完整性風險

攻擊者可能會嘗試篡改交通數據，導致交通預測失真或誤導交通管理決策。比如，通過對交通流量數據的細微修改，可能會導致交通管理系統作出錯誤的交通指導，從而引發交通擁堵甚至事故。

1.3.3 數據真實性風險

在數據采集網絡中，確保每一條數據都是真實、未被篡改的，是一項巨大的挑戰。偽造數據或者數據注入都可能使系統接收到的數據失去真實性，不僅可能影響公路管理決策，還可能對用戶的安全造成威脅。此外，隨著大數據和機器學習技術在交通管理中的廣泛應用，數據偏見和歧視問題也開始浮出水面。如果訓練數據存在偏見，基于此數據訓練出的模型也可能繼承這種偏見，導致對某些用戶或車輛出現不公平對待，如何確保數據的公正性和無偏見性，也是一個亟待解決的問題。

2 面向公路信息化建設的網絡安全風險管理框架設計

2.1 風險發現

風險發現在網絡安全風險管理框架中扮演著重要角色，因此需要針對公路信息化建設，進行網絡安全風險管理框架設計。

2.1.1 資產清單的精確制訂

資產清單不僅要詳盡，還要細致到每個部分的功能、位置、責任人以及其可能面臨的風險。不僅如此，考慮到公路信息化建設的持續演進，資產清單必須是動態的，需根據系統的更新和變化進行調整。為此，建議采用自動化工具，如資產管理系統，定期審查和更新資產清單。

2.1.2 持續整合威脅情報

威脅情報的收集不是一次性的，而是一個持續、動態的過程。必須與全球的安全研究組織、行業團體及其他相關的共享平臺合作，實時收集、分析并整合各種威脅情報。同時，為了確保情報的及時性和準確性，需要使用高級的威脅情報工具和解決方案，將這些數據轉化為有價值、可操作的信息。

2.1.3 系統脆弱性深入評估

單純的脆弱性掃描不足以對系統進行全面的安全評估。應結合人工和自動化方法，如定期的滲透測試、深度脆弱性評估，以及使用先進的安全工具開展系統脆弱性深入評估。此外，建議建立專門的脆弱性評估管理團隊，負責從發現到修復系統的整個過程。

2.1.4 高級日志與事件管理

傳統的日志管理可能無法滿足現代公路信息化建設的復雜性。因此，需要采用先進的SIEM 解決方案，以實時分析、聚合和關聯大量的日志和事件數據，發現隱藏的風險和威脅。對于大規模的公路信息化系統，考慮采用基于云的日志和事件管理服務，以更有效地管理日志和事件數據。

2.1.5 實時的風險報告與響應機制

單純的風險報告機制已不能滿足現代公路信息化建設需求。需要一個能夠實時收集、分析和響應風險信息的系統，該系統應結合自動化工具和人工干預，以確保每一個報告的風險都能得到及時、適當的處理。

2.2 風險分析

在公路信息化建設中，一旦發現風險，必須進行深入、細致的分析。風險分析過程包括對風險概率、可能造成的損害的評估，以及如何在實際操作中緩解這些風險。風險分析過程如下：

2.2.1 對風險的量化度量

為確保風險分析的準確性，需要采用專業的評估工具和方法來量化風險。例如，應用事件樹分析（ETA）和故障樹分析（FTA），可以對風險事件的概率進行精確估算，蒙特卡洛模擬則可以為復雜的風險場景提供概率分布預測。

2.2.2 風險深度探查

在公路信息化建設中，風險可能源于傳感器故障、數據傳輸失效或者第三方供應商的安全隱患，風險深度探查的目的是明確風險源頭，即分析風險是從哪里（系統內部錯誤還是外部惡意攻擊）、如何產生的，這樣的深入探查有助于確定風險的真正原因，為后期的防護措施提供方向。

2.2.3 業務影響評估

公路信息化建設涉及多個業務流程，某個風險可能會對多個流程造成影響。例如，交通監控系統出現故障，交通管理、緊急響應和日常運營等多個流程都可能受到影響。評估風險對這些流程造成的具體影響，可以幫助決策者明確優先處理事項。

2.2.4 風險依賴性分析

在復雜的信息化系統中，不同的組件和模塊相互關聯。一處小小的脆弱性可能會觸發連鎖反應，導致整個系統崩潰。因此，通過依賴性分析，可以確保在處理風險時不會遺漏關鍵的依賴點，從而保證應對策略的有效性。

2.2.5 風險成本估算

任何應對措施都需要投入相應的資源，而資源總是有限的，通過對風險可能導致的損失進行估算，與相應措施所需的投入進行對比，可以確保資源得到最優化配置。

2.3 風險整改

針對公路信息化建設的網絡安全風險，僅完成風險發現和分析還不夠，關鍵在于結合分析結果，采取切實有效的措施，減少或消除這些風險。

2.3.1 確定整改優先級

在實際運作中，由于資源和時間是有限的，因此應基于風險分析結果，為各風險處理制訂優先級，確保首先處理那些可能導致嚴重損害或發生概率高的風險。對于直接關聯主干道交通流量的信息系統，任何風險都可能導致巨大的經濟損失和負面的社會影響，因此應優先處理。

2.3.2 制訂整改方案

對于不同的風險需要采取不同的整改策略。部分風險可能通過技術手段可輕易解決，如更新有漏洞的軟件；部分風險則需要通過深入的組織變更或流程調整，如加強對員工的安全培訓或更換供應商等。因此，制訂方案時需要充分考慮整改的可行性、成本，以及長期和短期效果。

2.3.3 動員必要資源

根據整改方案合理調配和配置技術、人力與財務資源。例如，若決定部署新的安全防護設備，不僅需要預算購買和安裝方面的費用，還需要考慮后期的維護和更新成本。對于涉及員工培訓或組織文化改變的整改方案，可能需要動員更多的人力資源和時間。在實施整改方案的過程中，持續監控和反饋尤為關鍵。整改過程中可能會遇到預期之外的困難或挑戰，持續的監控可以確保整改措施按計劃進行，及時的反饋則可以幫助組織在第一時間調整策略，確保整改效果的最大化。

2.3.4 效果評估

整改完成后，需要進行效果評估與驗證，以確認所采取的整改措施是否真正達到了預期效果?？梢酝ㄟ^再次進行風險評估、測試或審計來驗證整改效果。對于未能完全消除的風險，需要進一步分析原因，并考慮是否需要采取進一步的整改措施或其他風險緩解策略。

3 結語

綜上所述，面向公路信息化建設的網絡安全風險管理框架設計不僅是技術性任務，更是涉及組織、人員、流程和技術多方面的綜合性工程，只有確保各個環節緊密配合，面向公路信息化建設的網絡安全風險才能得到有效控制，從而確保公路信息化系統的穩定、安全運行。