船舶交通管理安全防護技術(shù)研究

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0引言

船舶交通管理系統(tǒng)，簡稱VTS，是用于監(jiān)控海岸、海港或內(nèi)河交通情況的系統(tǒng)，確保監(jiān)控區(qū)域內(nèi)交通流量合適，避免造成災(zāi)禍或環(huán)境污染[1]。目前我國大型海港所用系統(tǒng)多為國外公司產(chǎn)品，如Sofrelog、ATLAS、TERMB等，升級維護不便且多為10年以上的老產(chǎn)品。出于國家重大項目安全性的考慮[2]，使用國產(chǎn)VTS系統(tǒng)是一大趨勢，而國產(chǎn)化VTS的安全防護功能也是考察該系統(tǒng)的一項重要指標(biāo)。

1國產(chǎn)交通管理系統(tǒng)安全防護問題分析

1.1系統(tǒng)介紹

國產(chǎn)化VTS系統(tǒng)由信息接入分系統(tǒng)、控制中心分系統(tǒng)和通信分系統(tǒng)組成。信息接入分系統(tǒng)具備雷達信息接收解析、AIS信息接收解析、水文氣象信息接收解析、VHF信息接收解析、CCTV信息接收解析、信息分類流轉(zhuǎn)等功能?？刂浦行姆窒到y(tǒng)具備交通組織與管理、交通顯示與控制（臺位顯示/web顯示）、記錄重放、系統(tǒng)監(jiān)控等功能，其中交通組織與管理和交通態(tài)勢Web顯示功能采用B/S架構(gòu)實現(xiàn)、其他功能采用C/S架構(gòu)實現(xiàn)，整個系統(tǒng)采用B/S與C/S的混合架構(gòu)實現(xiàn)。通信分系統(tǒng)具備即時通信、網(wǎng)絡(luò)通控、數(shù)據(jù)支撐等功能。

1.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護分析

國產(chǎn)化VTS系統(tǒng)信息交互可分為系統(tǒng)內(nèi)部信息交互的專用網(wǎng)絡(luò)、部門之間信息交互的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和對外信息交互的外部網(wǎng)絡(luò)三類。其中系統(tǒng)內(nèi)部信息交互主要通過通信分系統(tǒng)使用獨立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在專用網(wǎng)絡(luò)中進行，如雷達接入信息、VHF接入信息、CCTV接入信息、AIS接入信息與控制中心交通顯示系統(tǒng)之間的通信；部門之間信息交互主要發(fā)生在海事部門內(nèi)部單位之間，如船舶航行計劃錄入獲取、船舶航行狀態(tài)內(nèi)部等等；而對外信息交互是指與外部互聯(lián)網(wǎng)之間的交互，如水文氣象信息的接入、船舶動態(tài)信息對公眾公布等等。如果未采取安全防護策略，就可能導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)遭受非法攻擊[3]。一旦外部攻擊進入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，由于防護系統(tǒng)對內(nèi)防范較弱，這類攻擊往往會造成非常嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致核心數(shù)據(jù)泄露。甚至進而侵入到核心網(wǎng)絡(luò)，對船舶交通管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行篡改或偽造，或者盜用其他用戶的IP對船舶控制命令進行非法操作，產(chǎn)生極大安全隱患。VTS系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)端口可以擴容，不同處室根據(jù)需要都可接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中存在C/S和B/S的混合架構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜度較高。在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，單單利用網(wǎng)絡(luò)防火墻無法實現(xiàn)對各類網(wǎng)絡(luò)資源的有效保護和管理，需要對外部網(wǎng)絡(luò)的連接和信息交互進行限制，在特定的時間特定的地點，對特定權(quán)限開放網(wǎng)絡(luò)，完成內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)必要的信息交互。同時，要考慮到來自內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的攻擊其成功的可能性甚至要高于外部網(wǎng)絡(luò)，在設(shè)計中，應(yīng)該對核心數(shù)據(jù)資源進行集中管理，將其存儲在核心網(wǎng)絡(luò)中，控制內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)對其訪問，這就需要更為完善的內(nèi)部訪問控制機制。

1.3系統(tǒng)使用過程中的安全分析

VTS系統(tǒng)的組成單元眾多，硬件、軟件構(gòu)成復(fù)雜，在運行過程中，需要對硬件進行可靠性分析及業(yè)務(wù)持續(xù)性規(guī)劃；同時復(fù)雜的軟硬件也對操作、維護人員提出了更高的要求。對于船舶交通管理系統(tǒng)來說，用戶的誤操作可能導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，因此不僅需要設(shè)計權(quán)限控制體系，盡量減少和避免用戶誤操作，同時要做到對問題的跟蹤和總結(jié)，杜絕類似的操作再次發(fā)生。

2船舶交通管理系統(tǒng)的安全防護應(yīng)用

2.1優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

國產(chǎn)化VTS系統(tǒng)采用C/S和B/S混合架構(gòu)，其中B/S架構(gòu)的船舶交通組織與管理軟件Web版和船舶態(tài)勢展示軟件Web版需要對兄弟處室或者對公眾開放，整個系統(tǒng)不僅需要運行在專用網(wǎng)絡(luò)，而且需要運行在海事局的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和Internet的外部網(wǎng)絡(luò)，因此系統(tǒng)在設(shè)計時就考慮到物理上隔離三種類型網(wǎng)絡(luò)。專網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)之間只保留設(shè)置唯一的物理網(wǎng)絡(luò)鏈接，并設(shè)置防火墻；專網(wǎng)和外網(wǎng)之間同樣也設(shè)置唯一的物理網(wǎng)絡(luò)鏈接，并設(shè)置防火墻；內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)之間物理隔絕。專網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)之間嚴(yán)格控制信息互訪端口，屏蔽所有未知端口；專網(wǎng)和外網(wǎng)之間，只保留外網(wǎng)對專網(wǎng)進行船舶數(shù)據(jù)查詢的端口。

2.2病毒掃描

國產(chǎn)化VTS系統(tǒng)中，專網(wǎng)的值班臺位以及內(nèi)網(wǎng)終的用戶終端，安裝為Windows操作系統(tǒng)，為每一臺終端安裝瑞星殺毒軟件，并按時更新，取消Guest賬號、取消不必要的服務(wù)(如遠程注冊表操作)；專網(wǎng)中的服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫使用Solaris和Linux系統(tǒng)，對核心數(shù)據(jù)設(shè)定指定用戶權(quán)限，同時關(guān)閉不必要的網(wǎng)絡(luò)端口。針對專網(wǎng)-內(nèi)網(wǎng)閘和專網(wǎng)-外網(wǎng)閘，定時查看防火墻日志，評估是否存在網(wǎng)絡(luò)攻擊。另一方面，利用開源代碼為國產(chǎn)化VTS系統(tǒng)編寫專門的網(wǎng)絡(luò)端口掃描工具，在專網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)中查找主機漏洞，及時預(yù)防潛在風(fēng)險。

2.3數(shù)據(jù)備份

VTS系統(tǒng)中，需要備份的數(shù)據(jù)主要為船舶航行軌跡數(shù)據(jù)和船舶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，采用雙機備份的方式進行數(shù)據(jù)備份。兩種數(shù)據(jù)的特點不同，船舶軌跡數(shù)據(jù)量較大，按照雷達每三秒上報一點，港口平均被監(jiān)控船舶為1000艘計算，一個月會累積864,000,000個航跡點需要存儲，但是數(shù)據(jù)的重要性相對較低，因此國產(chǎn)化VTS系統(tǒng)采用定時備份的方式，每隔一個小時就將數(shù)據(jù)從主機備份到從機。而船舶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量相對較小，但是重要程度較高，系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)直接存到兩個不同數(shù)據(jù)庫中，一臺供業(yè)務(wù)系統(tǒng)讀取使用，一臺作為備份，兩者每天進行比較同步一次。

2.4安全分析和控制

對用戶授予不同權(quán)限，用戶按接入網(wǎng)絡(luò)類型分為外網(wǎng)用戶、內(nèi)網(wǎng)用戶和專網(wǎng)用戶。由于內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)不直接連通，外網(wǎng)用戶不可以訪問內(nèi)網(wǎng)；專網(wǎng)的船舶數(shù)據(jù)由指定端口定時同步到外網(wǎng)服務(wù)器，外網(wǎng)用戶只可以查詢外網(wǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)，禁止訪問專網(wǎng)。內(nèi)網(wǎng)用戶同樣不可以直接訪問專網(wǎng)，只能通過專用進程調(diào)用被防火墻允許的端口查詢數(shù)據(jù)或傳遞資料。專網(wǎng)用戶則依據(jù)工作內(nèi)容不同設(shè)置不同權(quán)限，分為普通值班員、值班長和系統(tǒng)管理員三類。普通值班員根據(jù)負(fù)責(zé)的轄區(qū)不同，賦予不同轄區(qū)的系統(tǒng)操作權(quán)限，進行日常值班工作；值班長擁有高級權(quán)限，可以制定告警規(guī)則、助航設(shè)施設(shè)置、航道單/雙向切換等規(guī)則定義權(quán)限；管理員擁有最高級權(quán)限，可以修改系統(tǒng)配置、操作系統(tǒng)設(shè)置、底層路由設(shè)置等，同時具有審查系統(tǒng)日志和操作記錄的權(quán)限。系統(tǒng)日志記錄了系統(tǒng)各個組成單元，包括軟硬件，的運行日志，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生錯誤時，系統(tǒng)維護人員通過查看系統(tǒng)日志可以迅速定位錯誤的原因，并進行相應(yīng)的處理，排除故障。操作記錄主要是記錄專網(wǎng)用戶的操作行為，包括命令操作、通話錄音、軟件截圖等，該數(shù)據(jù)既可以作為后期的操作追溯和安全分析的資料，也可以作為優(yōu)化界面提升用戶體驗依據(jù)，并且為以后建立數(shù)據(jù)倉庫提供了數(shù)據(jù)積累。

3結(jié)束語

船舶交通管理系統(tǒng)隨著規(guī)模不斷擴大、功能不斷豐富，面臨的安全風(fēng)險也越來越大，其安全問題也日益成為用戶關(guān)注的重點。國產(chǎn)化船舶交通管理系統(tǒng)從優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、病毒掃描、數(shù)據(jù)備份、安全分析和控制等多個方面進行了安全防護，并在實際運行中取得了良好的效果。

引用：

[1]Bremen.VesselTrafficServiceSystemOperatorManual[M].CASSIDIANandATLASELEKTRONIKcompany，2011：Page2-1.

[2]張友生,王勇.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師考試全程指導(dǎo)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2010.

[3]許麗萍.軟件國產(chǎn)化的牽引.政策是突破關(guān)鍵[J].信息與電腦，2014.

作者：隋遠 林杰 吳瑞祥 單位：中國電子科技集團公司第二十八研究所