چین به‌دنبال سامانه فضایی کنترل قطارهای پرسرعت

به گزارش سوات چاینا مورنینگ پست، تحقیقات رسمی نشان داد که علت اصلی حادثه، برخورد صاعقه به یکی از مدارهای کنار خط بود؛ اتفاقی که باعث شد یکی از قطارها از دید سامانه کنترل خارج شود و مرکز کنترل به اشتباه مسیر را برای حرکت قطار بعدی آزاد اعلام کند.

اما آیا می‌توان «مغز» شبکه ریلی را آن‌قدر مقاوم ساخت که دیگر هیچ صاعقه، سیل یا زلزله‌ای نتواند آن را فریب داده و زمینه‌ساز حادثه‌ای مرگبار شود؟

اکنون، پانزده سال پس از آن سانحه، گروهی از پژوهشگران حوزه راه‌آهن در پکن پاسخی برای این پرسش ارائه کرده‌اند: انتقال سامانه عصبی راه‌آهن به فضا.

طرح پیشنهادی آنان ایجاد یک سامانه کنترل قطار مبتنی بر فضاست که در آینده بتواند بزرگ‌ترین شبکه راه‌آهن پرسرعت جهان را مدیریت کند.

با این حال، فناوری‌ای که می‌تواند خاطره تلخ فاجعه ونژو را برای همیشه از میان ببرد، ممکن است هم‌زمان زمینه‌ساز نسل جدیدی از تهدیدهای سایبری نیز باشد.

امروزه سامانه‌های کنترل قطار به هزاران کیلومتر بالیزهای کنار خط، چراغ‌های سیگنال و دکل‌های مخابراتی متکی هستند. نصب این تجهیزات هزینه‌بر، نگهداری از آن‌ها دشوار و آسیب‌پذیری‌شان در برابر بلایای طبیعی بالاست.

در مقابل، یک سامانه مبتنی بر فضا تقریباً نسبت به آشفتگی‌های زمینی مصون خواهد بود.

در این طرح، ماهواره‌های مدار پایین زمین (LEO) به‌عنوان ایستگاه‌های رله همه‌چیزبین عمل می‌کنند. هر قطار به‌طور مداوم موقعیت دقیق و سرعت خود را به این ماهواره‌ها ارسال می‌کند و ماهواره‌ها نیز این اطلاعات را به مرکز کنترل زمینی منتقل می‌کنند.

مرکز کنترل سپس مجوز حرکت را از طریق همان مسیر فضایی به قطار بازمی‌گرداند. کل این فرآیند، در فضایی بالاتر از ابرها، سیلاب‌ها و گسل‌های زمین انجام می‌شود.

پژوهشگران این پروژه معتقدند این سامانه می‌تواند زیرساخت‌های فیزیکی را به میزان قابل‌توجهی ساده‌تر کند و در صورت وقوع حوادث طبیعی، مانع از «کور شدن» شبکه راه‌آهن شود.

اما آیا این سامانه قابل هک شدن است؟

پژوهشگران با استفاده از یک روش نظام‌مند، تقریباً تمام راه‌هایی را که یک مهاجم می‌تواند از طریق آن سامانه فضایی را به ابزاری خطرناک تبدیل کند، بررسی کرده‌اند.

برای مثال، هکرها می‌توانند با جعل سیگنال‌های شبکه ماهواره‌ای، یک «مجوز حرکت» جعلی برای قطاری که با سرعت بالا در حال حرکت است ارسال کرده و به آن فرمان افزایش سرعت بدهند؛ در حالی که باید ترمز کند.

همچنین ممکن است موقعیت مکانی قطار را جعل کنند تا مرکز کنترل تصور کند مسیر خالی است، در حالی که در واقع قطار دیگری روی همان خط قرار دارد.

خود ماهواره‌ها نیز از تهدیدها در امان نیستند. بسیاری از ماهواره‌های مدار پایین بر اساس فلسفه «کارکرد قبل از امنیت» طراحی شده‌اند. رایانه‌های داخلی آن‌ها توان پردازشی محدودی برای اجرای نرم‌افزارهای امنیتی پیچیده دارند و پس از قرار گرفتن در مدار، رفع آسیب‌پذیری‌های نرم‌افزاری نیز بسیار دشوار است.

در چنین شرایطی، یک مهاجم حرفه‌ای می‌تواند از آسیب‌پذیری‌هایی مانند Buffer Overflow سوءاستفاده کرده، کنترل ماهواره را در اختیار بگیرد و آن را به ابزاری برای ارسال دستورات مخرب به تمام قطارهای تحت پوشش آن تبدیل کند.

از سوی دیگر، ایستگاه‌های زمینی کنترل ماهواره‌ها نیز ممکن است از طریق اینترنت هدف نفوذ قرار گیرند یا توسط افراد داخلی مورد سوءاستفاده واقع شوند؛ اتفاقی که می‌تواند کل منظومه ماهواره‌ای را آلوده کند.

تهدیدهای دیگری نیز مطرح است؛ از جمله حملات اخلال (Jamming) که ارتباط میان قطار و ماهواره را با نویز مختل می‌کنند، حملات «محروم‌سازی از خدمت» (DoS) که پهنای باند محدود سامانه را اشباع می‌کنند و حتی دستکاری فیزیکی گیرنده‌های ماهواره‌ای نصب‌شده روی قطارها.

هر یک از این حملات در بدترین حالت می‌تواند به چهار پیامد غیرقابل‌قبول منجر شود: تلفات جانی، خسارت مالی، توقف عملیات شبکه ریلی و لطمه شدید به اعتبار فناوری راه‌آهن چین.

راهکارهای دفاعی

پژوهشگران در کنار تشریح تهدیدها، نقشه راهی برای مقابله با آن‌ها نیز ارائه می‌دهند. آنها پیشنهاد داده‌اند که یک سامانه دفاعی چندلایه ایجاد شود.

نخست، تمامی ارتباطات میان قطار و ماهواره و نیز میان ماهواره و مرکز کنترل زمینی با استفاده از رمزنگاری و احراز هویت در سطح استانداردهای نظامی محافظت شوند.

همچنین روی خود ماهواره‌ها دیواره‌های آتش و سامانه‌های تشخیص نفوذ نصب شود تا هر فرمانی که فاقد امضای رمزنگاری معتبر باشد، مسدود گردد.

دوم، سامانه هرگز نباید تنها به یک منبع اطلاعاتی اعتماد کند.

موقعیت‌یابی و ارتباطات فضایی باید به‌طور مداوم با داده‌های سایر حسگرها از جمله سامانه‌های ناوبری اینرسی، مدارهای الکتریکی خط آهن و بالیزهای غیرفعال نصب‌شده در مسیر تطبیق داده شود.

اگر سیگنال ماهواره‌ای مشکوک به نظر برسد، قطار بدون ایجاد اختلال، وارد یک حالت ایمن با سرعت پایین‌تر شده، بدترین سناریو را فرض کرده و اقدام به ترمزگیری خواهد کرد.

سوم، تجهیزات باید از نظر امنیت سخت‌افزاری نیز مقاوم شوند.

در این چارچوب، از سامانه «رایانش مورد اعتماد» استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود همه رایانه‌های کنترل قطار، از واحدهای اصلی پردازش گرفته تا پایانه‌های تعمیر و نگهداری، تنها با نرم‌افزارهای سالم و تأییدشده راه‌اندازی می‌شوند.

همچنین یک مرکز مدیریت امنیت به‌صورت مداوم این تجهیزات را پایش کرده و در صورت نیاز، وصله‌های امنیتی اضطراری را ارسال یا تجهیزات آلوده را از راه دور از شبکه خارج خواهد کرد.

در نهایت، پژوهشگران خواستار اجرای یک نظام امنیتی در تمام چرخه عمر سامانه شده‌اند؛ از ارزیابی امنیتی تأمین‌کنندگان تراشه و ممیزی تمامی خطوط کدنویسی گرفته تا ایجاد شبکه اطلاعات تهدید برای شناسایی حملات پیشرفته علیه زیرساخت‌های فضایی.

آنان تأکید کرده‌اند که گام بعدی، انتقال این طرح‌ها از محیط آزمایشگاهی به دنیای واقعی، یکپارچه‌سازی آن‌ها با سامانه‌های امنیتی شبکه ارتباطات ماهواره‌ای و آزمایش آن‌ها در شرایط عملیاتی روزمره است.

این پروژه با حمایت «برنامه ملی کلیدی تحقیق و توسعه چین» و شرکت دولتی راه آهن چین در حال اجراست.

چین اکنون تنها به ساخت بزرگ‌ترین شبکه راه‌آهن پرسرعت جهان در داخل کشور بسنده نکرده، بلکه در حال صدور این فناوری نیز هست. از اندونزی گرفته تا تایلند، خطوط ریلی ساخته‌شده توسط چین به‌تدریج به دنبال گسترش به خارج از مرزهای این کشور هستند.

یکی از پژوهشگران مستقر در پکن که در این پروژه مشارکت ندارد، معتقد است سامانه کنترل مبتنی بر فضا می‌تواند ارزش افزوده مهمی برای بسته صادرات فناوری راه‌آهن چین باشد. به گفته او، این فناوری به کشورهای خریدار اجازه می‌دهد بدون نیاز به ایجاد دهه‌ها زیرساخت زمینی، شبکه‌های ریلی مدرن راه‌اندازی کنند؛ به‌ویژه در مناطقی که کابل‌کشی در کوهستان‌ها یا بیابان‌ها بسیار دشوار و پرهزینه است.

با این حال، کشوری که شبکه ریلی خود را به یک سامانه ماهواره‌ای تحت کنترل چین متصل کند، در عمل بخش قابل‌توجهی از کنترل زیرساخت حیاتی خود را واگذار خواهد کرد؛ موضوعی که می‌تواند در شرایط تنش‌های سیاسی، پرسش‌هایی مشابه آنچه درباره شبکه‌های 5G، کابل‌های زیردریایی و خدمات رایانش ابری مطرح شده است، ایجاد کند.

این پژوهشگر  گفت: «کلیدهای رمزنگاری و داده‌ها می‌توانند در داخل مرزهای کشور میزبان بومی‌سازی، پردازش و ذخیره شوند.»

او افزود: «برای صدها میلیون مسافری که در دهه‌های آینده سوار قطارهای پرسرعت خواهند شد، این سامانه فضایی می‌تواند به یک خط نجات از آسمان تبدیل شود.»

منبع: scmp