北京的鐵路工程研究者正在提出一項革命性的轉變：將高速列車的指揮、信號和控制架構搬到太空。根據《鐵路信號與通信工程》期刊的描述，他們的綜合框架構想了一個以太空為基礎的列車控制系統，能夠從軌道上管理廣闊的高速鐵路網絡。這一系統不依賴地面基礎設施，承諾能夠抵抗自然災害，但也帶來了新的網絡安全挑戰。目前的高速鐵路網絡依賴於龐大的地面基礎設施——軌旁信標、信號燈和無線電天線，以確保安全。
這些設施仍然容易受到極端天氣、洪水、地震和雷電的影響，從而幹擾信號和地面控制。
所提出的太空基礎模型使用專用的衞星星座來與高速列車保持不斷的數據交換。列車將位置信息發送給衞星，衞星再將其轉發至地面控制中心。指令通過同一路徑返回，從而保護操作免受地面中斷的影響。
太空基礎系統引入新的網絡安全挑戰
然而，這一太空基礎系統引入了新的數位脆弱性。負責中國鐵路信號的中國鐵路信號通信研究設計院的沈向宇及其團隊進行了一項威脅分析，以確定系統可能被攻擊的方式。他們繪製了幾種可能的網絡攻擊方法，這些方法可能會干擾或操縱軌道控制結構。主要風險是信號欺騙。黑客可能模仿衞星傳輸頻率，發送虛假數據以改變列車操作。攻擊者可能發送假“運動授權”代碼，以引起不安全的速度變化或虛假列車位置以提前清除軌道。
研究還突出了像幹擾攻擊這樣的威脅，這會淹沒衞星信號，拒絕服務攻擊則耗盡帶寬，還有幹擾車載衞星接收器。若無防護措施，這些攻擊可能導致嚴重的安全失敗。
中國鐵路信號通信研究院設計多層次防禦系統
為了防禦這些威脅，中國鐵路信號通信研究院的團隊設計了一個多層次的加密和基於傳感器的安全系統。在數位層面上，地面中心、衞星和列車之間的所有通信都將受到軍事級別的加密保護。衞星將配備硬件防火牆和實時入侵檢測，能夠即時過濾未經驗證或損壞的指令。在物理層面上，系統使用去中心化的驗證。列車不僅依賴衞星，還通過多個地面傳感器交叉檢查軌道導航數據：車載慣性導航、傳統軌道電路和嵌入軌道的被動信標。
這確保只有在衞星數據與地面反饋一致時，指令才會被執行，從而阻止欺騙信號控制。
這一軌道控制系統還具有重大的經濟意義。在中國國家重點研發計劃的支持下，它設計為具備全球擴展性。在發展中地區建設高速鐵路通常需要在艱難的地形中鋪設數千英里的電纜，如沙漠或山脈，這使得擴建成本高昂且緩慢。基於太空的系統使各國能夠跳過數十年的基礎設施發展。消除對軌旁電纜和信號桿的需求，降低了成本並加快了項目時間表。這使得在偏遠地區建設高速鐵路成為可能，將衞星系統定位為國際運輸項目的競爭選擇。
