探析船舶计算机网络系统与网络安全管理
论文关键词：船舶 网络系统 网络安全
论文摘要：本文对船舶系统的安全现状和问题原因进行了概括性的叙述，对网络安全的需求进行了研究分析。从实施船舶计算机网络系统安全管理的现实条件和实际要求出发，提出了船舶计算机网络系统安全管理的策略和解决方案，针对不同情况的船舶提出了相应的实施建议。
1引言
进入二十一世纪以来，随着船舶自动化和信息化程度不断提高，船舶计算机网络系统及其应用得到了迅速发展。越来越多的新造船舶采用计算机网络技术将船舶轮机监控系统、航海驾驶智能化系统、船舶管理信息系统（SMIS）等应用纳入一个统一的网络系统，实现船岸管控一体化。
在我司近几年建造的4万吨级以上的油轮上，普遍安装了计算机局域网。一方面，计算机网络用于传输船上动力装置监测系统与船舶航行等实时数据；另一方面，计算机网络用于船舶管理信息系统（功能包括船舶机务、采购、海务、安全、体系管理与油轮石油公司检查管理）并通过网络中船舶通讯计算机实现船岸间的数据交换，实现船岸资源共享，有利于岸基他船舶管理人员对船舶的监控与业务。前者属于实时系统应用，后者属于船舶日常管理系统应用，在两种不同类型的网络应用（子网）之间采用网关进行隔离。目前，船舶计算机网络系统采用的硬件设备和软件系统相对简单，因此，船舶计算机网络的安全基础比较薄弱。随着船龄的不断增长，船上计算机及网络设备逐渐老化；并且，船上没有配备专业的人员负责计算机网络和设备的运行维护和管理工作，所以船舶计算机及网络的技术状况比较差，影响各类系统的正常使用与船岸数据的交换。究其原因，除了网络设备和网络线路故障问题之外，大多数问题是因各类病毒与管理不善等原因所引起的。
2船舶计算机网络架构
目前在船舶上普遍采用以太网，船舶局域网大多采用星型结构。
有些船舶已经在所有船员房间布设了局域网网线，而有些船舶只是在高级船员房间布设了计算机局域网网线。图表1是一艘30万吨超级油轮（VLCC）的计算机局域网结构图。
图表2 是 船舶计算机网络拓扑结构图。其中，局域网服务器采用HP COMPAQ DX7400（PENTIUM DUAL E2160/1.8GHZ/DDR2 512M/80G）；网关采用INDUSTRIAL COMPUTER 610（P4 2.8GHZ/DDR333 512M/80G）；交换机采用D-LINK DES-1024D快速以太网交换机（10/100M 自适应，工作在二层应用层级）。
3船舶计算机网络系统的安全问题
2005年以来，有很多的船舶管理公司推进实施船舶管理信息系统。对于远洋船舶来说，船上需要安装使用船舶管理信息系统的船舶版软件。大多数的船舶版软件都是采用客户端/服务器两层架构，高级船员的办公计算机作为客户端，通过联网使用船舶管理信息系统。船上的船舶管理信息系统通过邮件（一般采用AMOS MAIL或Rydex电子邮件）与岸基的船舶管理信息系统交换数据，实现船、岸船舶数据库的数据同步。
根据了解，目前船舶计算机网络最主要的问题（也是最突出的现状）是安全性和可用性达不到船舶管理信息系统运行使用的基本要求。船舶管理信息系统数据库服务器与邮件服务器之间，以及船员的办公计算机与船舶管理信息系统数据库服务器之间经常无法联通。经过上船检查发现，影响船舶计算机网络系统正常运行的主要原因是计算机病毒。大多数船舶的办公计算机采用微软操作系统，一方面没有打补丁，另一方面尚未采取有效的防病毒措施，比如没有安装单机版或网络版防病毒软件。有些船舶虽然安装了防病毒软件，但是因为不能及时进行防毒软件升级和病毒库更新，所以无法查杀新病毒或新的变种病毒等，从而失去防病毒作用。经过分析，船上计算机病毒的.主要来源是：（1）在局域网中的计算机上使用了带有病毒的光盘、优盘、移动硬盘等存储介质；（2）将带有病毒的笔记本电脑接入了船上的局域网；（3）在局域网中的计算机上安装有无线上网卡，通过无线上网（沿海航行或停靠港口时）引入了病毒/蠕虫/木马/恶意代码等。
为了解决上述问题，有的企业在船舶办公计算机上安装了硬盘保护卡；也有一些企业在船舶办公计算机上安装了“一键恢复”软件；另外还有企业开始在船舶计算机网络系统中安装部署专业的安全管理系统软件和网络版防病毒软件。
若要从根本上增强船舶计算机网络系统的安全性和可用性，则需要考虑以下条件的限制：（1）船上的计算机网络架构在出厂时已经固定，除非船舶正在建造或者进厂修理，否则，凡是处于运营状态的船舶，不可能立即为船舶管理信息系统专门建设一个上独立的计算机局域网。（2）限于资金投入和船上安装场所等原因，船上的计算机网络设备或设施在短期内也不可能无限制按需增加。（3）从技术管理的角度看，在现阶段，船舶仍不可能配备具有专业水平的网络人员对计算机网络系统进行管理。（4）因卫星通道和通信费用等原因，远洋船舶的办公计算机操作系统（微软Windows 系列）不可能从因特网下载补丁和打补丁；船舶局域网中的防病毒软件和病毒库不可能及时升级和更新。总体上看，解决船舶计算机网络安全方面的问题，与陆地上确实有许多不同之处。
4船舶计算机网络系统的安全需求分析
为提高船舶计算机网络系统的可用性，即船舶计算机网络系统任何一个组件发生故障，不管它是不是硬件，都不会导致网络、系统、应用乃至整个网络系统瘫痪,为此需要增强船舶计算机网络系统的可靠性、可恢复性和可维护性。其中:（1）可靠性是指针对船舶上的温度、湿度、有害气体等，提高网络设备和线路的技术要求，有关的设计方案在船舶建造和船舶修理时进行实施和实现。（2）可恢复性，是指船舶计算机网络中任一设备或网段发生故障而不能正常工作时，依靠事先的设计，网络系统自动将故障进行隔离。（3）可维护性，是指通过对船舶计算机网络系统和网络的在线管理，及时发现异常情况，使问题或故障能够得到及时处理。
研究解决船舶计算机网络系统安全管理问题，必须考虑现实的条件和实现的。总的原则是：方案简洁、技术成熟；性好、实用性强；易于实施、便于维护。因此，在尽量利用现有设备和设施、扩充或提高计算机及网络配置、增加必要的安全管理系统软件、严格控制增加设备的前提下，通过采用域划分、病毒防杀、补丁管理、网络准入、外设接口管理、终端应用软件管理和移动存储介质管理等手段，以解决船舶计算机网络系统最主要的安全问题。
在对船舶计算机网络采取安全防护技术措施的同时，还需要制定船舶计算机网络系统安全管理制度；定制船舶计算机网络系统安全策略和安全管理框架；对船员进行计算机及网络系统安全知识，增强船员遵守公司制定的计算机网络安全管理规定的意识和自觉性。
（1）加强船舶计算机病毒的防护，建立全面的多层次的防病毒体系，防止病毒的攻击；
（2）采用专用的设备和设施实现船舶安全策略的强制执行，配合防毒软件的部署与应用;
（3）加强船舶计算机网络管理，通过桌面管理工具实现船舶计算机网络运行的有效控制;
（4）制定相关的网络安全防护策略，以及网络安全事件应急响应与恢复策略，在正常网络安全事件的同时，做好应对网络安全事件的准备。
5船舶计算机网络系统安全管理要求
5.1确定船舶网络系统安全管理目标
基于以上对船舶计算机网络系统安全问题和可用性需求的分析，我们认为解决网络系统安全问题的最终目标是：
通过船舶计算机网络系统安全管理制度的制定，安全策略和安全管理框架的开发，定制开发和部署适合船舶计算机网络系统特点的安全管理系统，确保船舶计算机网络系统安全可靠的运行和受控合法的使用，满足船舶管理信息系统正常运行、业务运营和日常管理的需要。
通过实施船舶计算机网络系统安全技术措施，达到保护网络系统的可用性，保护网络系统服务的连续性，防范网络资源的非法访问及非授权访问，防范人为的有意或无意的攻击与破坏，保护船上的各类信息通过局域网传输过程中的安全性、完整性、及时性，防范计算机病毒的侵害，实现系统快速恢复，确保船舶计算机网络的安全运行和有效管理。总体上从五方面考虑：
（1）针对管理级安全，建立一套完整可行的船舶计算机网络系统安全管理制度，通过有效的贯彻实施和检查考核，实现网络系统的安全运行管理与维护；
（2）针对应用级安全，加强船舶计算机网络防病毒、防攻击、漏洞管理、数据备份、数据加密、身份认证等，采用适合的安全软硬件，建设安全防护体系；
（3）针对系统级安全，加强对服务器、操作系统、数据库的运行监测，加强系统补丁的管理，通过双机（或两套系统）的形式保证核心系统运行，当发生故障时，能及时提供备用系统和恢复；
（4）针对网络级安全，保证船舶计算机网络设备、网络线路的运行稳定，对核心层的网络设备和线路提供双路的冗余；