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控制技術/MCU  

安全防護規範對公共交通運輸業的影響

上網時間: 2011年12月02日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:安全防護  大眾交通運輸系統  基礎設施  消費者  恐怖分子 

作者:Alexander Damisch / Wind River 工業解決方案協理

全球各地對於基礎設施的投資都在不斷攀升中,對於提供基礎設施建置與相關技術的供應商來說,這無疑是一股十分龐大的商機。

為了達到更平價、易用、親民的使用便利性,同時又要因應消費者的需求快速作出改善,大眾交通運輸系統必須面臨快速現代化的挑戰。但是在過去十年中,很不幸的,我們看到恐怖分子利用大眾交通運輸系統的弱點,來遂行其破壞及引發恐慌之目的。

與此同時,最新的通訊技術已被標準化並用於提升運輸量,以便在更短的時間內,以更可靠的方式輸送更多乘客;但是另一方面,新通訊技術的導入卻也進一步讓公眾交通基礎設施的弱點增加,受到網路安全威脅的可能性也大幅提高。

公共交通形塑現代游牧生活

當前公共交通運輸生態正在經歷一場巨大的轉變。捷運、地鐵等大眾運輸系統在世界各地都扮演了舉足輕重的角色,其重要性可說達到前所未有的程度。因為在高度開發的國家中,伴隨著無止盡的人口及車輛增長,都會地區已無力繼續負荷日趨膨脹的私人交通流量。

那些以100年作為公眾交通基礎設施開發規劃時限的新興國家,也正面對同樣的交通運輸壓力,包括要將高速增長的人口以及大量具競爭力的勞工,從大都會周遭的衛星區域或遠方鄉鎮順利輸送至都會區內,這些國家必須作好萬全準備才能順利因應此一運輸需求。

近年來的全球經濟衰退,導致各機關組織的財政狀況緊繃,其中當然也包括了交通運輸系統的製造商以及他們的主要客戶,也就是各地區的政府單位。歷時多年的大型交通運輸系統建置合約,對一個國家的區域性或全國性基礎設施發展不僅關聯深厚,而且也至關重要。

然而,這些國家由於公共支出與財政平衡的問題,卻也同步在刪減攸關國家未來勞動力的教育預算;對這些國家的政府來說,無論重要建設是暫時打住或預算超支,都是他們不樂見、也不願意發生的事情。

總括上述問題,加上越來越趨複雜的技術,導致一個十分矛盾的需求規格出現,那就是交通運輸系統的建設必須作得更多、更完整、完成得更快、品質要求更高,但是整體成本卻又必須更便宜。此一處處矛盾的要求,老實說已經把承包廠商逼到極限了。

對現代社會來說,公共交通運輸系統絕對是不可或缺的核心基礎設施。全球各地對於這項基礎設施的投資都在不斷攀升中,對於提供這類基礎設施建置與相關技術的供應商來說,這無疑是一股十分龐大的商機。

商規解決方案的商機

製造商必須妥善處理迎面而來的敏感價格議題、日趨複雜化的系統、持續變動的安全防護規範及法條、各式各樣未知的安全性威脅,以及數量不斷增加但是也不斷曝露出潛在安全漏洞的電子系統。

上述種種問題,已促使法規制訂機構和保險公司要求交通運輸服務營運商務必建置最新的安全防護系統,以避免大規模意外事件的發生──這部分很顯然對系統開發人員影響至深。

商規解決方案(Commercial-Off-The-Shelf,COTS)能提供預先建置好的建構單元(Building Block),以確保系統在功能性方面安全無虞,如此一來業者即可將精力集中於產品差異化特點的發想及開發,例如可採用最新且經驗證的服務導向架構的各種模組化架構。

所謂的服務導向架構(Services-Oriented Architectures,SOA)經證實可確實減少系統的生命週期成本,因為它可以將系統構件劃分為不同風險性及安全性的層級。供應商若能善用成熟且經過市場驗證的商規解決方案,不但可收到借力使力之效,輕鬆因應政府在國家安全防護方面的要求,更可借助標準化的通訊技術來因應層出不窮的網路安全威脅。

針對上述諸多挑戰,Wind River已提出一套Run-Time系統模組化驗證的方法,同時也推出許多對設備製造商十分必要的配套工具,以協助他們開發出能提供更佳使用者經驗的產品,此外也能提供交通運輸服務運營商所需的各項關鍵功能,不僅有助運營商降低營運成本,亦可促使運營商提供效率更佳的交通運輸服務。

新科技改變了安全規範導入的方式

從區域性的電車乃至於橫跨多國的高速鐵道列車,無論是何種大眾交通運輸系統,確保安全無虞絕對是無可爭辯的首要之務。用來規範交通運輸系統的安全標準會隨著時間推移不斷演進,而我們也不斷從錯誤中學習,累積經驗。這部分就好比航太應用領域,我們從經驗中培養出最恰當的系統架構概念,以及基於模組化方式的設計方式,好讓開發人員可以順利達到有效的認證標準。

各類裝置相互依存導致系統越來越複雜,帶來了日趨嚴峻的挑戰。因為當交通運輸服務營運商希望用更低的成本,在更短的時間內,從一個地方將更多的乘客運送到另一地方,就必須實現更高的車速以及更為頻繁的車次。

今年發生在中國大陸的兩起重大公共交通運輸意外,正好讓我們看到縝密周全的安全防護措施是如何的重要,特別是對正在快速現代化並呈現躍進式成長的關鍵基礎設施,更是如此;這兩起意外事件在如此短的間隔內相繼發生,突顯了平常我們所談論的安全威脅情事並非空穴來風,而是真實存在的。

現代化的交通運輸基礎設施,需要許多不同的雙向通訊控制系統溝通才能妥善運作。相關法規已開始把焦點儘量轉移至整體系統的功能性評估(Functional Assessment),而非像以往僅單單著重於裝置層級(Device Level)或原始碼層級(Source Code Level)的認證。

新科技的出現也改變了將安全規範導入系統的方式。透過採用業經認證的軟體,多核心處理器可以讓一個特定的核心來執行關鍵性安全程式,而把新功能諸如網路以及新的使用者介面等功能分配在別的核心上,這樣就可以完全不對系統中關鍵性安全元件造成影響。

此一特點可以讓開發人員更快速簡便地採用商規軟體或開放源碼軟體,為系統加入各項新功能,而不再需要在每次加入新功能時,都得大費周章地對大量系統元件重新進行驗證。

軟體區隔化虛擬化的設計架構

目前業界出現一股趨勢,那就是利用各自分開的軟體區塊(Blocks),來分別因應處理時間和空間的分區,如此一來可以使系統動作各自獨立運行,使執行不同層級關鍵性安全措施的軟體分區可以各自運作。

透過此一途徑,開發人員即可加入更為複雜的功能與機制,但是又不會使成本大幅增加,同時也可以在整個開發過程中,將更多精力轉而投入於使系統更為符合安全性標準之要求。

雖然在軟體開發過程中,許多工作是可以節省下來的,不過不論在任何情況下,軟體認證及驗證程式都是一定必不可少的,藉此方能證明軟體確實符合業界標準需求。可驗證的商規軟體可以作為一項選擇性方案,提供您認證所需的相關檔及工具,進而大幅加快開發速度,節省可觀的開發時間。透過此一舉措,工程師將能以更有效率的方式整合軟體,並且更輕易地著手開始設計。

簡單來說,工程師從第三方供應商處取得一套完整性甚高並已涵蓋多數設計需求的「解決方案」,然後即可以此解決方案為基礎,快速啟動開發作業。上述方法使設備製造商得以在激烈的市場競爭環境下,迅速推出獨樹一格的差異化產品設計,並為交通運輸服務營運商提供更多樣化的功能與更豐富的附加價值。

此外,設計人員也正更為廣泛地利用Linux這類開源軟體,不過要順利導入開源軟體通常得花費較多的時間,採用開源軟體往往也代表了缺乏長期維護的保證以及可長可久的後續支援。以交通運輸產業來說,過時的管理機制對於維繫其產品生命週期需求將造成極大問題。

而諸如Wind River這類商規解決方案供應商,可以提供廠商具備妥善後續支援的開放源碼軟體版本,其中當然也包含Linux,亦可針對特定平台提供適當的解決方案,以避免前述種種問題發生。

促使上述設計架構概念成型最主要的因素,就是軟體區隔化運作和虛擬化技術,同時提供空間和時間區隔,以便同時運行不同的作業系統,同時更重要地,為系統提供更為完善的安全防護措施。這些軟體分區化技術可以建構小型化、高安全性的軟體分區,提供防護程度更高的安全機制,避免有心人士可隨意存取系統其餘部份,進而減少潛在的系統安全漏洞。





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