面向公路信息化建设的网络安全风险管理框架设计

刘妍君

（甘肃省定西公路应急保障与路网监测中心，甘肃定西 743000）

0 引言

随着科技的迅速进步，公路信息化建设已成为新的发展趋势，这也在很大程度上代表了现代公路建设方向。信息化公路不仅能为公众提供更为便捷、智能的出行方式，还能为公路养护管理单位及政府相关部门提供更为精准、高效的管理工具。公路信息化建设涉及大量数据传输、存储和处理，包括车流量、道路、桥梁、隧道监控视频、交通事件、路况信息、气候条件、交通诱导、养护记录、工程管理、应急管理、数据分析、GIS 地图等，这些数据的准确性、完整性和及时性直接关系到公路的运营安全和效率[1]。然而，任何一个安全漏洞都可能导致严重的后果，数据泄露、恶意攻击、系统崩溃等风险不仅可能导致重大经济损失，还可能威胁公众的生命安全。因此，在公路信息化建设中实施有效的网络安全风险管理，保证信息的安全性、完整性和准确性至关重要。

1 面向公路信息化建设的网络安全风险概述

相较于传统公路，信息化公路具备更强的数据收集和处理能力。通过在公路上布置各类传感器，如车辆识别系统、气象监测设备和交通流量统计器，可以实时收集大量交通、环境和设备相关数据[2]。这些数据再被传输到中央处理系统，经过处理、分析后，可为决策者提供准确、可靠的信息参考。此外，信息化公路的自动化和智能化程度更高，基于收集到的数据，可以提供实时的交通安全警示和预警信息等，为交通安全提供保障。然而，正是因为高度的数据化和自动化，使得信息化公路在网络安全方面面临更多的威胁和挑战。

1.1 硬件风险

公路信息化建设在带来众多便利的同时，也面临着一系列由硬件所带来的安全威胁。由于硬件直接与物理世界相联系，也往往是信息流动的第一道关口，因此硬件风险是网络安全中的一大难题。

1.1.1 传感器损坏或故障

许多现代公路依赖于各种传感器来收集和传输交通流量、养护数据、道路状况等相关数据，如果传感器被恶意破坏、遭受自然灾害或由于其他原因失效，收集到的数据可能产生严重偏差，导致公路大数据管理系统作出错误决策。例如，如果某交通流量传感器被损坏并报告道路上没有车辆，而实际上道路上的交通流量很大，可能导致交通拥堵或安全事故。

1.1.2 通信干扰

公路信息化系统往往需借助无线通信技术传输数据。恶意攻击者可能通过电磁干扰或其他手段干扰相关信号，导致数据传输中断或数据损坏[3]。这种干扰可能会影响交通信号的准确性，甚至可能导致智能交通系统失效。

1.1.3 设备的物理安全风险

公路沿线的信息化设备，如监控摄像头、数据中继站等，可能成为盗窃或破坏目标。攻击者可能试图窃取或篡改这些设备中的数据，或者直接破坏设备。此外，由于这些设备常常位于偏远或不易监控的位置，对其保护难度较大。

1.2 软件风险

在公路信息化建设中，除了硬件风险，软件风险同样是严重且复杂的问题。软件作为管理和分析硬件数据的核心，其稳定性、安全性和可靠性对整体系统的健康运行有重要影响。软件风险主要如下：

1.2.1 恶意软件侵入

随着交通系统越来越依赖于软件进行数据分析、决策支持和自动化操作，其也成了攻击者的主要攻击目标。一旦恶意软件，如病毒、蠕虫或者勒索软件渗透进入公路信息化系统，可能会篡改数据、损坏系统或者窃取敏感信息。例如，修改交通信号时间设置，导致交通混乱，或者锁定关键交通管理软件，要求支付赎金[4]。

1.2.2 软件漏洞

由于软件具有一定的复杂性，即使经过反复测试和验证，仍然可能存在未被发现的漏洞。攻击者可能会利用这些漏洞，进行未授权访问、数据窃取或者进行其他恶意活动，更严重的情况是软件漏洞被公开，吸引更多攻击者。

1.2.3 系统更新和维护风险

新的安全补丁或者软件更新内容发布时，如何迅速、有效地部署到整个系统中成为一个挑战。延迟或忽略这些更新，可能会使系统暴露在已知的威胁之下。此外，过时的软件可能不再受官方支持和维护，也会增加安全风险。

1.2.4 系统不兼容

在公路信息化建设中，往往会涉及多种不同的软硬件、系统交互。这种复杂的系统互操作性可能会导致新的安全问题。例如，两个原本安全的系统在交互时可能暴露出新的漏洞或产生预料之外的安全隐患。

1.3 数据风险

在公路信息化框架中，数据是连接硬件与软件的关键纽带，但数据风险也尤为突出。不同于硬件和软件的直接威胁，数据风险涉及的更多是信息的完整性、隐私和真实性。数据风险主要如下：

1.3.1 数据泄露

在公路信息化系统中，数据可能涉及道路使用者的私人信息、车辆行驶记录、交通模式预测等。这些数据如果被非法获取或滥用，不仅可能侵犯个人隐私，还可能被用于欺诈或其他形式的攻击。例如，通过分析某一用户的行驶模式，攻击者可以预测该用户的行为习惯，从而设下陷阱或进行其他不法活动。

1.3.2 数据完整性风险

攻击者可能会尝试篡改交通数据，导致交通预测失真或误导交通管理决策。比如，通过对交通流量数据的细微修改，可能会导致交通管理系统作出错误的交通指导，从而引发交通拥堵甚至事故。

1.3.3 数据真实性风险

在数据采集网络中，确保每一条数据都是真实、未被篡改的，是一项巨大的挑战。伪造数据或者数据注入都可能使系统接收到的数据失去真实性，不仅可能影响公路管理决策，还可能对用户的安全造成威胁。此外，随着大数据和机器学习技术在交通管理中的广泛应用，数据偏见和歧视问题也开始浮出水面。如果训练数据存在偏见，基于此数据训练出的模型也可能继承这种偏见，导致对某些用户或车辆出现不公平对待，如何确保数据的公正性和无偏见性，也是一个亟待解决的问题。

2 面向公路信息化建设的网络安全风险管理框架设计

2.1 风险发现

风险发现在网络安全风险管理框架中扮演着重要角色，因此需要针对公路信息化建设，进行网络安全风险管理框架设计。

2.1.1 资产清单的精确制订

资产清单不仅要详尽，还要细致到每个部分的功能、位置、责任人以及其可能面临的风险。不仅如此，考虑到公路信息化建设的持续演进，资产清单必须是动态的，需根据系统的更新和变化进行调整。为此，建议采用自动化工具，如资产管理系统，定期审查和更新资产清单。

2.1.2 持续整合威胁情报

威胁情报的收集不是一次性的，而是一个持续、动态的过程。必须与全球的安全研究组织、行业团体及其他相关的共享平台合作，实时收集、分析并整合各种威胁情报。同时，为了确保情报的及时性和准确性，需要使用高级的威胁情报工具和解决方案，将这些数据转化为有价值、可操作的信息。

2.1.3 系统脆弱性深入评估

单纯的脆弱性扫描不足以对系统进行全面的安全评估。应结合人工和自动化方法，如定期的渗透测试、深度脆弱性评估，以及使用先进的安全工具开展系统脆弱性深入评估。此外，建议建立专门的脆弱性评估管理团队，负责从发现到修复系统的整个过程。

2.1.4 高级日志与事件管理

传统的日志管理可能无法满足现代公路信息化建设的复杂性。因此，需要采用先进的SIEM 解决方案，以实时分析、聚合和关联大量的日志和事件数据，发现隐藏的风险和威胁。对于大规模的公路信息化系统，考虑采用基于云的日志和事件管理服务，以更有效地管理日志和事件数据。

2.1.5 实时的风险报告与响应机制

单纯的风险报告机制已不能满足现代公路信息化建设需求。需要一个能够实时收集、分析和响应风险信息的系统，该系统应结合自动化工具和人工干预，以确保每一个报告的风险都能得到及时、适当的处理。

2.2 风险分析

在公路信息化建设中，一旦发现风险，必须进行深入、细致的分析。风险分析过程包括对风险概率、可能造成的损害的评估，以及如何在实际操作中缓解这些风险。风险分析过程如下：

2.2.1 对风险的量化度量

为确保风险分析的准确性，需要采用专业的评估工具和方法来量化风险。例如，应用事件树分析（ETA）和故障树分析（FTA），可以对风险事件的概率进行精确估算，蒙特卡洛模拟则可以为复杂的风险场景提供概率分布预测。

2.2.2 风险深度探查

在公路信息化建设中，风险可能源于传感器故障、数据传输失效或者第三方供应商的安全隐患，风险深度探查的目的是明确风险源头，即分析风险是从哪里（系统内部错误还是外部恶意攻击）、如何产生的，这样的深入探查有助于确定风险的真正原因，为后期的防护措施提供方向。

2.2.3 业务影响评估

公路信息化建设涉及多个业务流程，某个风险可能会对多个流程造成影响。例如，交通监控系统出现故障，交通管理、紧急响应和日常运营等多个流程都可能受到影响。评估风险对这些流程造成的具体影响，可以帮助决策者明确优先处理事项。

2.2.4 风险依赖性分析

在复杂的信息化系统中，不同的组件和模块相互关联。一处小小的脆弱性可能会触发连锁反应，导致整个系统崩溃。因此，通过依赖性分析，可以确保在处理风险时不会遗漏关键的依赖点，从而保证应对策略的有效性。

2.2.5 风险成本估算

任何应对措施都需要投入相应的资源，而资源总是有限的，通过对风险可能导致的损失进行估算，与相应措施所需的投入进行对比，可以确保资源得到最优化配置。

2.3 风险整改

针对公路信息化建设的网络安全风险，仅完成风险发现和分析还不够，关键在于结合分析结果，采取切实有效的措施，减少或消除这些风险。

2.3.1 确定整改优先级

在实际运作中，由于资源和时间是有限的，因此应基于风险分析结果，为各风险处理制订优先级，确保首先处理那些可能导致严重损害或发生概率高的风险。对于直接关联主干道交通流量的信息系统，任何风险都可能导致巨大的经济损失和负面的社会影响，因此应优先处理。

2.3.2 制订整改方案

对于不同的风险需要采取不同的整改策略。部分风险可能通过技术手段可轻易解决，如更新有漏洞的软件；部分风险则需要通过深入的组织变更或流程调整，如加强对员工的安全培训或更换供应商等。因此，制订方案时需要充分考虑整改的可行性、成本，以及长期和短期效果。

2.3.3 动员必要资源

根据整改方案合理调配和配置技术、人力与财务资源。例如，若决定部署新的安全防护设备，不仅需要预算购买和安装方面的费用，还需要考虑后期的维护和更新成本。对于涉及员工培训或组织文化改变的整改方案，可能需要动员更多的人力资源和时间。在实施整改方案的过程中，持续监控和反馈尤为关键。整改过程中可能会遇到预期之外的困难或挑战，持续的监控可以确保整改措施按计划进行，及时的反馈则可以帮助组织在第一时间调整策略，确保整改效果的最大化。

2.3.4 效果评估

整改完成后，需要进行效果评估与验证，以确认所采取的整改措施是否真正达到了预期效果。可以通过再次进行风险评估、测试或审计来验证整改效果。对于未能完全消除的风险，需要进一步分析原因，并考虑是否需要采取进一步的整改措施或其他风险缓解策略。

3 结语

综上所述，面向公路信息化建设的网络安全风险管理框架设计不仅是技术性任务，更是涉及组织、人员、流程和技术多方面的综合性工程，只有确保各个环节紧密配合，面向公路信息化建设的网络安全风险才能得到有效控制，从而确保公路信息化系统的稳定、安全运行。