船舶交通管理安全防护技术研究

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0引言

船舶交通管理系统，简称VTS，是用于监控海岸、海港或内河交通情况的系统，确保监控区域内交通流量合适，避免造成灾祸或环境污染[1]。目前我国大型海港所用系统多为国外公司产品，如Sofrelog、ATLAS、TERMB等，升级维护不便且多为10年以上的老产品。出于国家重大项目安全性的考虑[2]，使用国产VTS系统是一大趋势，而国产化VTS的安全防护功能也是考察该系统的一项重要指标。

1国产交通管理系统安全防护问题分析

1.1系统介绍

国产化VTS系统由信息接入分系统、控制中心分系统和通信分系统组成。信息接入分系统具备雷达信息接收解析、AIS信息接收解析、水文气象信息接收解析、VHF信息接收解析、CCTV信息接收解析、信息分类流转等功能。控制中心分系统具备交通组织与管理、交通显示与控制（台位显示/web显示）、记录重放、系统监控等功能，其中交通组织与管理和交通态势Web显示功能采用B/S架构实现、其他功能采用C/S架构实现，整个系统采用B/S与C/S的混合架构实现。通信分系统具备即时通信、网络通控、数据支撑等功能。

1.2系统网络安全防护分析

国产化VTS系统信息交互可分为系统内部信息交互的专用网络、部门之间信息交互的内部网络和对外信息交互的外部网络三类。其中系统内部信息交互主要通过通信分系统使用独立的网络结构，在专用网络中进行，如雷达接入信息、VHF接入信息、CCTV接入信息、AIS接入信息与控制中心交通显示系统之间的通信；部门之间信息交互主要发生在海事部门内部单位之间，如船舶航行计划录入获取、船舶航行状态内部等等；而对外信息交互是指与外部互联网之间的交互，如水文气象信息的接入、船舶动态信息对公众公布等等。如果未采取安全防护策略，就可能导致系统内部网络遭受非法攻击[3]。一旦外部攻击进入内部网络，由于防护系统对内防范较弱，这类攻击往往会造成非常严重的后果，导致核心数据泄露。甚至进而侵入到核心网络，对船舶交通管理系统数据进行篡改或伪造，或者盗用其他用户的IP对船舶控制命令进行非法操作，产生极大安全隐患。VTS系统的内部网络端口可以扩容，不同处室根据需要都可接入内部网络，网络中存在C/S和B/S的混合架构，整体结构复杂度较高。在这样的网络中，单单利用网络防火墙无法实现对各类网络资源的有效保护和管理，需要对外部网络的连接和信息交互进行限制，在特定的时间特定的地点，对特定权限开放网络，完成内外网络必要的信息交互。同时，要考虑到来自内部网络的攻击其成功的可能性甚至要高于外部网络，在设计中，应该对核心数据资源进行集中管理，将其存储在核心网络中，控制内部网络对其访问，这就需要更为完善的内部访问控制机制。

1.3系统使用过程中的安全分析

VTS系统的组成单元众多，硬件、软件构成复杂，在运行过程中，需要对硬件进行可靠性分析及业务持续性规划；同时复杂的软硬件也对操作、维护人员提出了更高的要求。对于船舶交通管理系统来说，用户的误操作可能导致严重的事故，因此不仅需要设计权限控制体系，尽量减少和避免用户误操作，同时要做到对问题的跟踪和总结，杜绝类似的操作再次发生。

2船舶交通管理系统的安全防护应用

2.1优化网络结构

国产化VTS系统采用C/S和B/S混合架构，其中B/S架构的船舶交通组织与管理软件Web版和船舶态势展示软件Web版需要对兄弟处室或者对公众开放，整个系统不仅需要运行在专用网络，而且需要运行在海事局的内部网络和Internet的外部网络，因此系统在设计时就考虑到物理上隔离三种类型网络。专网和内网之间只保留设置唯一的物理网络链接，并设置防火墙；专网和外网之间同样也设置唯一的物理网络链接，并设置防火墙；内网和外网之间物理隔绝。专网和内网之间严格控制信息互访端口，屏蔽所有未知端口；专网和外网之间，只保留外网对专网进行船舶数据查询的端口。

2.2病毒扫描

国产化VTS系统中，专网的值班台位以及内网终的用户终端，安装为Windows操作系统，为每一台终端安装瑞星杀毒软件，并按时更新，取消Guest账号、取消不必要的服务(如远程注册表操作)；专网中的服务器和数据库使用Solaris和Linux系统，对核心数据设定指定用户权限，同时关闭不必要的网络端口。针对专网-内网闸和专网-外网闸，定时查看防火墙日志，评估是否存在网络攻击。另一方面，利用开源代码为国产化VTS系统编写专门的网络端口扫描工具，在专网和内网中查找主机漏洞，及时预防潜在风险。

2.3数据备份

VTS系统中，需要备份的数据主要为船舶航行轨迹数据和船舶业务数据，采用双机备份的方式进行数据备份。两种数据的特点不同，船舶轨迹数据量较大，按照雷达每三秒上报一点，港口平均被监控船舶为1000艘计算，一个月会累积864,000,000个航迹点需要存储，但是数据的重要性相对较低，因此国产化VTS系统采用定时备份的方式，每隔一个小时就将数据从主机备份到从机。而船舶业务数据的数据量相对较小，但是重要程度较高，系统产生的数据直接存到两个不同数据库中，一台供业务系统读取使用，一台作为备份，两者每天进行比较同步一次。

2.4安全分析和控制

对用户授予不同权限，用户按接入网络类型分为外网用户、内网用户和专网用户。由于内网和外网不直接连通，外网用户不可以访问内网；专网的船舶数据由指定端口定时同步到外网服务器，外网用户只可以查询外网服务器数据，禁止访问专网。内网用户同样不可以直接访问专网，只能通过专用进程调用被防火墙允许的端口查询数据或传递资料。专网用户则依据工作内容不同设置不同权限，分为普通值班员、值班长和系统管理员三类。普通值班员根据负责的辖区不同，赋予不同辖区的系统操作权限，进行日常值班工作；值班长拥有高级权限，可以制定告警规则、助航设施设置、航道单/双向切换等规则定义权限；管理员拥有最高级权限，可以修改系统配置、操作系统设置、底层路由设置等，同时具有审查系统日志和操作记录的权限。系统日志记录了系统各个组成单元，包括软硬件，的运行日志，当系统发生错误时，系统维护人员通过查看系统日志可以迅速定位错误的原因，并进行相应的处理，排除故障。操作记录主要是记录专网用户的操作行为，包括命令操作、通话录音、软件截图等，该数据既可以作为后期的操作追溯和安全分析的资料，也可以作为优化界面提升用户体验依据，并且为以后建立数据仓库提供了数据积累。

3结束语

船舶交通管理系统随着规模不断扩大、功能不断丰富，面临的安全风险也越来越大，其安全问题也日益成为用户关注的重点。国产化船舶交通管理系统从优化网络结构、病毒扫描、数据备份、安全分析和控制等多个方面进行了安全防护，并在实际运行中取得了良好的效果。

引用：

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

[2]张友生,王勇.系统架构设计师考试全程指导[M].北京:清华大学出版社，2010.

[3]许丽萍.软件国产化的牵引.政策是突破关键[J].信息与电脑，2014.

作者：隋远 林杰 吴瑞祥 单位：中国电子科技集团公司第二十八研究所