了得網工業技術_空中交通管理信息安全評估

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《空中交通管理信息安全評估》是一本針對空管繫統信息安全評估的研究著作，可以作為民航網絡安全研究領域科研人員和網絡設計工程人員的參考書，對民航信息安全評估管理的技術人員有一定的參考價值。

前言
縮略詞表
第1章緒論
1.1背景和意義
1.2研究現狀
1.2.1空管信息安全國際研究現狀
1.2.2空管信息安全國內研究現狀
1.2.3空管信息安全保障策略
1.3信息安全與風險評價
1.3.1信息安全概述
1.3.2風險評價概述
1.3.3信息安全與安全風險評價的關繫
1.4安全管理模型介紹
1.4.1P2DR模型

前言

縮略詞表

第1章緒論

1.1背景和意義

1.2研究現狀

1.2.1空管信息安全國際研究現狀

1.2.2空管信息安全國內研究現狀

1.2.3空管信息安全保障策略

1.3信息安全與風險評價

1.3.1信息安全概述

1.3.2風險評價概述

1.3.3信息安全與安全風險評價的關繫

1.4安全管理模型介紹

1.4.1P2DR模型

1.4.2PADIMEETM模型

1.5國內外安全標準介紹

1.5.1可信計算機繫統評價標準

1.5.2信息技術安全評價準則

1.5.3加拿大可信計算機產品評價準則

1.5.4信息技術安全性評價通用準則

1.5.5信息安全管理體繫標準

1.5.6繫統安全工程能力成熟度模型

1.6風險評價方法

1.6.1定量評價方法

1.6.2定性評價方法

1.6.3定性與定量相結合的綜合評價方法

1.7本章小結

第2章空中交通管理信息安全保障體繫結構

2.1空中交通管理繫統三層模型

2.2空中交通管理繫統信息安全隱患和繫統漏洞分析

2.2.1繫統漏洞

2.2.2安全隱患

2.3基於PKI的可信任空中交通管理信息安全保障體繫結構

2.3.1PKI體繫結構

2.3.2航空電信網交叉認證環境

2.4本章小結

第3章空中交通管理信息安全保障綜合評價模型

3.1信息安全評價指標灰色計算模型

3.2空管信息安全保障框架

3.3空管信息安全綜合評價模型

3.3.1模型結構

3.3.2繫統化評估思路

3.3.3評價指標體繫

3.3.4基礎指標

3.3.5信息安全狀態觀測屬性定義和量化

3.4模型仿真與結果分析

3.5本章小結

第4章空中交通管理繫統信息安全評價指標設計

4.1指標設計目的

4.2指標設計原則

4.2.1科學性原則

4.2.2繫統優化性原則

4.2.3通用可比性原則

4.2.4實用性原則

4.2.5目標導向性原則

4.3指標範疇

4.3.1安全技術

4.3.2安全管理

4.3.3安全戰略

4.3.4安全工程

4.4指標規範

4.5指標設計舉例

4.5.1技術要求

4.5.2管理要求

4.5.3戰略要求

4.5.4工程要求

4.6本章小結

第5章基於灰色繫統理論的空中交通管理信息安全評估

5.1評價方法

5.1.1常用評價方法簡介

5.1.2典型的綜合評價算法

5.2多層次灰色空管信息安全綜合評價算法

5.2.1算法的提出

5.2.2多層次灰色綜合評價方法步驟

5.2.3多層次灰色綜合評價關鍵問題

5.3計算舉例

5.3.1空管多層次灰色綜合評價算法的計算過程

5.3.2算法比較

5.4本章小結

第6章基於神經網絡的空中交通管理信息安全評估

6.1基於神經網絡BP模型的空中交通管理信息安全評估

6.1.1ANN的BP模型

6.1.2空管繫統信息安全評估的BP神經網絡模型

6.2RBF模型神經網絡空中交通管理信息安全評估

6.2.1徑向基神經網絡原理

6.2.2空管安全評估的RBF神經網絡模型

6.3本章小結

第7章基於SAP的空中交通管理業務數據安全訪問

7.1空管繫統數據處理

7.2基於SN的安全訪問路徑

7.3基於Diameter的空中交通管理繫統的統一認證

7.3.1認證過程

7.3.2繫統實現

7.4仿真實驗與結果分析

7.4.1靜態情況下通信成功的概率

7.4.2動態修復情況下通信成功的概率

7.4.3覆蓋網絡抵御DDoS能力的仿真比較

7.5本章小結

第8章空中交通管理繫統信息安全在線評估繫統

8.1評估繫統框架

8.1.1評估模型

8.1.2評估方法

8.1.3評估流程

8.2在線評估繫統組成

8.3繫統安全設計

8.3.1繫統核心技術開發

8.3.2評價信息庫模型的設計

8.3.3綜合評價方法工具的設計

8.4繫統數據庫設計

8.4.1數據庫邏輯結構

8.4.2數據庫結構模型圖

8.4.3數據庫的生成與連接

8.5繫統功能模塊的實現

8.5.1主控模塊

8.5.2安全評估模塊

8.5.3結果顯示模塊

8.5.4數據庫模塊

8.5.5管理維護模塊

8.5.6後臺程序模塊和繫統反饋模塊

8.6繫統安全性分析與改進

8.6.1針對外部數據和用戶輸入的改進

8.6.2防止SQL注入攻擊

8.6.3防止用戶操縱GET變量

8.6.4防止緩衝區溢出攻擊

8.6.5防止跨站點腳本攻擊

8.6.6簡單的Web服務器DDoS防範

8.6.7繫統權限設定和訪問控制

8.7繫統仿真與結果分析

8.7.1登錄驗證

8.7.2安全評估

8.7.3DME繫統評價舉例

8.8本章小結

參考文獻

在線試讀

第1章緒論
空中交通管理(Air Traffic Management，ATM)(簡稱空管)繫統是民航中保障空中交通運輸安全運行的一個復雜的綜合智能信息繫統。它主要由覆蓋在空間(航空導航和通信衛星)、空中(航空飛行器)和地面(航空機場和公司)三個環境中的航空通信、導航、監視和自動化繫統設施，通過利用衛星繫統、數據鏈、計算機網絡和自動化技術提供的航空通信、導航和監視，航空氣像、航行情報和空中交通管制(ATC)等綜合信息服務，實現安全、高效和環保的航空交通運輸。
目前，空管繫統正在向信息綜合集成一體化、網絡化、自動化方向發展，已經形成了大規模網絡化的航空綜合信息集成繫統。空管繫統具有大型、復雜和開放的特點。由於空管繫統在保障航空交通運輸中起著至關重要的作用，其繫統的可靠性和安全性就顯得十分重要。通常，空管繫統的故障或者差錯可能導致的後果有兩種：①航空機場大面積航班延誤或取消，造成旅客滯留機場。其結果是巨大的經濟損失和負面的社會影響。②危險性的航空事故癥候或災難性的航空事故。因此，空管繫統的信息安全直接影響整個民航繫統的安全穩定運行，危及國家、人民生命財產安全。故而，空管信息安全是直接關繫國計民生的大事。因此，迫切需要建立和完善長效機制的空管信息安全評估技術體繫。
1.1背景和意義
黨中央、國務院一貫重視信息安全問題，針對當前國際復雜嚴峻的網絡安全形勢，2014年2月27日，中央網絡安全和信息化領導小組成立，該領導小組著眼國家安全的長遠發展，統籌協調國家重要信息繫統和基礎網絡的網絡安全和信息化重大問題，涉及經濟、政治、文化、社會、軍事等各個領域。研究制定網絡安全和信息化發展戰略、宏觀規劃和重大政策，推動國家網絡安全和信息化法治建設，不斷增強國家及重點行業的信息安全保障能力。早在2003年，我國就國家重要信息繫統和基礎網絡的信息安全保障做出了一繫列重要決策和部署，在《國家信息化領導小組關於加強信息安全保障工作的意見》(中辦發[2003] 27號)和《關於信息安全等級保護工作的實施意見》(公通字[2004] 66號)等相關文件中明確指出“在重視信息網絡發展的同時，要把網絡與信息安全的保障設施建設和管理作為一項必須做好的工作”。
面對21世紀國際航空運輸的激烈競爭和信息化的挑戰，為了適應民航事業發展的需要，加快推進民航信息化，中國民用航空局(簡稱中國民航局)制定《中國民航信息化“十二五”計劃和2020年遠景規劃》，將信息化建設列為“十二五”期間三大建設重點之一。並制定了“統籌規劃、分步實施、面向應用、條塊結合、繫統互聯、信息共享、增加投入、注重效益”的指導方針。第1章緒論

空中交通管理(Air Traffic Management，ATM)(簡稱空管)繫統是民航中保障空中交通運輸安全運行的一個復雜的綜合智能信息繫統。它主要由覆蓋在空間(航空導航和通信衛星)、空中(航空飛行器)和地面(航空機場和公司)三個環境中的航空通信、導航、監視和自動化繫統設施，通過利用衛星繫統、數據鏈、計算機網絡和自動化技術提供的航空通信、導航和監視，航空氣像、航行情報和空中交通管制(ATC)等綜合信息服務，實現安全、高效和環保的航空交通運輸。

目前，空管繫統正在向信息綜合集成一體化、網絡化、自動化方向發展，已經形成了大規模網絡化的航空綜合信息集成繫統。空管繫統具有大型、復雜和開放的特點。由於空管繫統在保障航空交通運輸中起著至關重要的作用，其繫統的可靠性和安全性就顯得十分重要。通常，空管繫統的故障或者差錯可能導致的後果有兩種：①航空機場大面積航班延誤或取消，造成旅客滯留機場。其結果是巨大的經濟損失和負面的社會影響。②危險性的航空事故癥候或災難性的航空事故。因此，空管繫統的信息安全直接影響整個民航繫統的安全穩定運行，危及國家、人民生命財產安全。故而，空管信息安全是直接關繫國計民生的大事。因此，迫切需要建立和完善長效機制的空管信息安全評估技術體繫。

1.1背景和意義

黨中央、國務院一貫重視信息安全問題，針對當前國際復雜嚴峻的網絡安全形勢，2014年2月27日，中央網絡安全和信息化領導小組成立，該領導小組著眼國家安全的長遠發展，統籌協調國家重要信息繫統和基礎網絡的網絡安全和信息化重大問題，涉及經濟、政治、文化、社會、軍事等各個領域。研究制定網絡安全和信息化發展戰略、宏觀規劃和重大政策，推動國家網絡安全和信息化法治建設，不斷增強國家及重點行業的信息安全保障能力。早在2003年，我國就國家重要信息繫統和基礎網絡的信息安全保障做出了一繫列重要決策和部署，在《國家信息化領導小組關於加強信息安全保障工作的意見》(中辦發[2003] 27號)和《關於信息安全等級保護工作的實施意見》(公通字[2004] 66號)等相關文件中明確指出“在重視信息網絡發展的同時，要把網絡與信息安全的保障設施建設和管理作為一項必須做好的工作”。

面對21世紀國際航空運輸的激烈競爭和信息化的挑戰，為了適應民航事業發展的需要，加快推進民航信息化，中國民用航空局(簡稱中國民航局)制定《中國民航信息化“十二五”計劃和2020年遠景規劃》，將信息化建設列為“十二五”期間三大建設重點之一。並制定了“統籌規劃、分步實施、面向應用、條塊結合、繫統互聯、信息共享、增加投入、注重效益”的指導方針。

目前，中國民航在通信、導航、監視、氣像、情報等方面建成了一批重要的空管信息繫統，如輻射全國各地區空管局、空管中心(站)的分組數據交換網/幀中繼網、衛星網，甚高頻(VHF)地空數據鏈，覆蓋我國東部地區的一、二次雷達和自動化繫統，還有自動觀測繫統、氣像填圖繫統、氣像數據庫繫統、航站情報自動服務繫統、航行情報數據庫繫統、航線資料自動作圖繫統等。這些繫統的建成改善了空管繫統設備落後的現狀，有效提高了空管運行保障能力。

空管信息化建設已進入全面推進和加快發展的重要時期，面對規模龐大、涉及應用多、用戶廣、業務依賴程度高的空管信息繫統，對信息繫統實施有效的安全保障是空管信息安全保障體繫的工作重點。中國民航局空中交通管理局陸續建設了一批信息安全基礎設施，加強了互聯網信息安全管理，為保障和促進空管信息化和諧、健康發展發揮了重要作用。但是必須看到，空管信息安全保障工作仍然存在一些亟待解決的問題：網絡與信息繫統的防護水平不高，應急處理能力不強；信息安全管理和技術人纔缺乏；尤其是缺少整體的信息安全技術體繫，空管繫統內的信息安全標準、規範不完善；缺乏整體、統一、行之有效的信息安全保障體繫。因此，民航的網絡和信息安全形勢不容樂觀，全行業的網絡和信息安全意識還比較淡薄，重要網絡和信息繫統還存在安全隱患。近年來，國際上航空機場由於信息安全事件導致大面積航班延誤和旅客滯留現像時有發生。

2008年2月，英國希思羅機場處理旅客行李的計算機出現故障，導致數千名旅客的航班被延誤或取消。

2005年8月，全美多家機場的計算機繫統都受到病毒的影響，受影響的機場有紐約、舊金山、邁阿密、洛杉磯、休斯敦、達拉斯及拉雷多，造成大量旅客滯留機場。

2004年5月5日，“震蕩波”病毒襲擊青島流亭機場，造成網絡繫統癱瘓，7個航班延誤，經過48分鐘的緊急處理，整個網絡繫統終於恢復正常，滯留的旅客開始乘坐航班離港。

2001年，日本成田國際機場由於受到“紅色代碼Ⅱ”蠕蟲病毒的侵襲，日本航空公司的計算機售票和檢票繫統出現故障，造成數千人滯留機場達兩個小時。

鋻於上述背景情況，中國民航局將2007年定為“民航信息安全工作推進年”[12]。由於民航是涉及國家領空安全、經濟安全和社會安全的行業，所以，對空管繫統信息安全關鍵技術的研究是國家信息安全防御戰略中的一項重要任務。通過空管繫統信息安全關鍵技術的研究可以科學地分析空管信息繫統的整體安全現狀，實現長效的保障機制，做到防患於未然。

空管繫統是整個民航發展的重要支撐點，維護空管繫統的安全運行是任何一個主權國家的重要職責。要認真正確處理空管與空防的關繫，加強空管空防一體化建設，使繫統間有機結合，互聯互通，信息共享，高效運行。任何信息安全風險都有可能直接影響整個民航繫統的安全穩定運行，影響民航的正常工作運轉，甚至可能危及國家、人民生命財產安全，故而空管繫統信息安全是直接關繫國計民生的大事。而空管繫統信息安全技術體繫是實施民航信息安全戰略的重要保證。通過信息安全技術體繫對我國的民航空管繫統和核心業務繫統進行信息安全等級劃分，將有助於對我國航空信息安全防御態勢做出量化的結論，為中國民用航空局提供決策支持；對我國航空信息安全建設的規劃、信息安全建設的投入，乃至信息安全管理政策的制定、信息安全技術的研究與發展都具有重要意義。

1.2研究現狀

國際上航空業發達的國家，將空管信息安全作為國家重點信息化行業信息安全的一部分進行整體考慮。這些國家從“信息戰”的角度出發，將空管繫統信息安全問題作為一個重要信息基礎設施的安全來考慮。

在信息戰中，敵對雙方的攻擊目標不僅包括對方的軍、政信息基礎設施，以破壞和控制其軍事指揮和控制繫統，而且還包括關繫國家經濟發展的基礎設施，如電信通信網、銀行、電力、交通(水陸空)和證券等國家重點信息化行業和部門的基礎網絡設施，以破壞和控制敵國的經濟命脈，擾亂其社會秩序，達到“不戰而屈人之兵”的目的。尤為引人注意的是，信息戰的攻擊將不分和平時期還是戰爭時期，無論出於經濟目的還是軍事目的，不分戰略的還是戰術的。因此，空管信息安全作為中國軍用航空和民用航空的安全保障的核心環節，其重要性和地位可見一斑。

在世界多極化趨勢下，通過科技革命來增強綜合國力是大勢所趨。繼美國在世界上個推出《信息繫統保護國家計劃》，其他發達國家紛紛效仿，緊鑼密鼓地相繼起草各自的21世紀信息安全保護計劃。

1.2.1空管信息安全國際研究現狀

下面以美國、俄羅斯和日本為發達國家的典型代表說明國際上在信息安全和空管信息安全方面的發展和現狀。

1.美國

美國自20世紀40年代發明臺計算機以來，相繼建立了國家信息基礎設施(National Information Infrastructure，NII)(又稱信息高速公路)，和全球信息基礎設施(Global Information Infrastructure，GII)，並湧現出英特爾公司、微軟公司、IBM公司等一大批全球信息產業的領頭羊。因此，美國的信息技術及其應用水平遙遙領先，成為信息大國。信息技術及其產業不僅成為美國經濟發展的支柱和動力，也成為美國交通、能源、金融、通信乃至國防、情報等賴以存在和發展的基礎。美國擁有世界上為強大的軍事和經濟力量，這兩種力量相互強化，相互依賴，同時也日益依賴關鍵基礎設施和網絡信息繫統。這種依賴關繫成為脆弱性的根源。因此，在美國政府看來，計算機網絡的脆弱性已經給美國國家安全提出了一個緊迫的問題，關鍵基礎設施和信息繫統的安全成為美國面臨的首要威脅之一，“電子珍珠港”事件隨時可能爆發，美國必須采取措施保障關鍵基礎設施和信息繫統的安全，避免“信息災難”。早在1984年，美國國防部就提出了信息安全等級保護的概念。“9？11”事件後，總統關鍵基礎設施保護委員會(President’s Critical Infrastructure Protection Board，PCIPB)列出了53個信息安全重點問題，把信息安全列入了國家核心任務。

從20世紀80年代開始，美國政府以政府通告、總統行政命令等形式，不斷推出有關信息安全的政策方針和各類規章制度，而且每隔數年就重新進行審定，以適應科技的發展趨勢。與此同時，通過設立層層主管機構，逐步形成一整套信息安全防範體繫。這一防範體繫從關鍵基礎設施和信息繫統的脆弱性分析入手，要求各級政府和私營企業建立“預警–檢測–反應–恢復”體繫並制訂出完善的災難恢復計劃，同時強調推廣安全意識的教育，加強保護基礎設施的研發工作，並力圖在收集和分析有關國家威脅美國基礎設施的情報及開展國際合作方面有所建樹。

自1984年以來，美國政府共發布了近10個涉及關鍵基礎設施和信息安全的國家政策、通告、總統行政命令和國家計劃，對如何維護關鍵基礎設施和信息繫統的安全提出了具體的要求。例如，克林頓總統於1998年5月簽署的第63號總統令(PDD-63)規定，擁有關鍵繫統的政府部門被指定為批實施信息安全保護計劃的要害部門，其中包括中央情報局、商務部、國防部、能源部、司法部、聯邦調查局、交通部、財政部、聯邦緊急事務處理局、國家安全局等，它們已經在1998年11月完成了保護其關鍵信息繫統的計劃。2000年1月，根據PDD-63的要求，美國政府制定了《信息繫統保護國家計劃》，將信息安全保護分為十項內容，涉及脆弱性評估、信息共享、事件響應、人纔培養、隱私保護、法律改革等。該計劃要求在2000年12月建立一個具備初步運作能力的關鍵信息繫統防備體繫，計劃到2003年5月實現全部運轉。該計劃力圖實現三個主要目標，即準備和預防、偵查和反應及建立牢固的基礎設施。

2001年10月，布什政府發布了《信息時代保護關鍵基礎設施》的行政命令，組建了總統關鍵基礎設施委員會，其成員包括國務卿、國防部部長、司法部部長、商務部部長、行政管理與預算局局長、科學與技術政策辦公室主任、國家經濟委員會主席、總統國家安全事務助理、總統國土安全助理等。根據該命令，委員會主席將成為總統網絡安全事務的特別顧問。他有權了解各部／局內屬於其管轄範圍的所有情況，並召集和主持委員會的各種會議、制定委員會的議事日程，向相關官員提供保護關鍵基礎設施的政策和方案，並向總統國家安全事務助理和國土安全助理彙報。

2003年2月14日，布什政府又公布了《確保網絡空間安全的國家戰略》，明確規定國土安全部將成為聯邦政府確保網絡安全的核心部門，並且在確保網絡安全方面充當聯邦政府與各州、地方政府和非政府組織，即公共部門、私營部門和研究機構之間的指揮中樞。

長期以來，美國十分關注國家信息基礎設施和資源的安全，特別是“9？11”事件之後，布什政府一直擔心恐怖分子會對美國發動網絡恐怖襲擊，因此，采取了一繫列預防和打擊網絡恐怖活動的措施。布什政府經國會批準將反恐開支增加到60，為2000年反恐經費的5倍，其中用於打擊網絡恐怖活動的開支增加了兩倍多；迅速成立了國土安全辦公室(即目前已經成立的國土安全部的前身)，將打擊網絡恐怖作為其主要職責之一；任命網絡反恐怖專家理查德克拉克為總統網絡安全顧問，並出任在國土安全辦公室統轄下新設立的信息網絡安全委員會主席，負責制訂、協調全美政府機構網絡反恐計劃和行動；著手建立一個政府網絡(Govnet)，使它與現行互聯網分離，以保障政府通信信息網絡的安全性和保護美國國家信息基礎設施；召集由副總統理查德切尼、司法部部長約翰阿什克羅夫特和美國10大網絡供應商主管參加的網絡恐怖

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