The Growing Cyber Threat Landscape for Railway maintenance Systems

وقد ظلت نظم صيانة السكك الحديدية تشكل منذ وقت طويل العمود الفقري لعمليات القطار الآمنة والفعالة، حيث تتطور هذه النظم من مكوّنات مُعزلة ومُعدّلة للمنابر الرقمية المتكاملة، وتتعرّض هذه النظم لمخاطر أوسع نطاقاً من حيث أمن الفضاء الإلكتروني، وتعتمد البنية التحتية الحديثة على أجهزة الاستشعار الشبكية، والتشخيص عن بعد، وأدوات التفتيش الآلي، وإدارة الأصول القائمة على الغيوم، بينما تؤدي هذه التطورات إلى تحسين الموثوقية وتقليص التكاليف، كما أنها تؤدي إلى تعطيل في الممتلكات.

ويمكن أن تترتب على الهجمات الإلكترونية ضد نظم صيانة السكك الحديدية آثار مسببة للاختلال، وقد يؤدي جهاز الاستشعار المُخزّل للرصد إلى قراءات زائفة تؤدي إلى تباطؤ غير ضروري أو إلى اختلالات، وقد يُغلق هجوم على قاعدة بيانات الصيانة جداول إصلاحية حرجة، ويُجبر القطارات على العمل بأخطاء معروفة، وتتراوح عواقب ذلك بين الخسائر المالية والأضرار التي تلحقها بأجهزة الحفر والإصابات.

لماذا أمن السايبر أمر حرج للصيانة السكك الحديدية

ويشمل التحول الرقمي لصيانة السكك الحديدية نظم الرقابة الإشرافية واقتناء البيانات، ومراقبي المنطق القابل للبرمجة، والأجهزة الصناعية (اللوت) للشبكة، وتدير هذه المكونات كل شيء من محركات التبديل والحواجز التي تعترض طريقها إلى قياس العجلات وكشف العيوب السكككية، ويمكن للمهاجم الذي يكتسب إمكانية الوصول إلى هذه النظم أن يتلاعب ببيانات الصيانة، أو بحواجز الأمان التي لا يمكن استخدامها، أو أن يتسبب في استخدام المعدات أثناء مراحل حرجة.

حماية سلامة الركاب

إن سلامة الركاب هي الأولوية العليا لأي مشغل للسكك الحديدية، إذ أن نظم الصيانة تكفل بقاء المسارات والمخزونات المتداولة والهياكل الأساسية المُشارية في حالة آمنة، وإذا ما تعرضت هذه النظم للخطر، فإن سلامة عمليات التفتيش على السلامة يمكن أن تُقوض، على سبيل المثال، أن يغير المهاجم تقارير التفتيش لإخفاء سكة حديدية مكسورة أو تلاعب بنتائج اختبارات الفرامل، ويساعد الأمن الحاسوبي على الحفاظ على وجود شبكات للركاب في السكك الحديدية، ولا سيما في المناطق الحضرية.

ضمان استمرارية العمليات

ويمكن أن يكلف التأخير في شبكة السكك الحديدية الرئيسية ملايين الدولارات في الساعة ويعطل سلاسل الإمداد، والرحلات، وخدمات الطوارئ، وأجهزة الصيانة أساسية لتحديد مواعيد الإصلاحات، وإدارة قطع الغيار، وتنسيق أطقم العمل، ويمكن أن يؤدي حادث إلكتروني يحجب المستخدمين أو يفسدون البيانات المتعلقة بتحديد مواعيد الحفظ إلى وقف الصيانة، مما يتسبب في تأخيرات في التكرار، بل إن تدابير الأمن السيبرية مثل النظم الاحتياطية، والهجمات تساعد على كشف الحوادث.

حماية البيانات الحساسة

وتخزن نظم صيانة السكك الحديدية كميات كبيرة من البيانات: مخططات البنية التحتية، ومواصفات المعدات، وتاريخ الصيانة، وأحيانا سجلات الموظفين أو سجلات السلامة، وهذه البيانات قيمة للمنافسين، والجهات الفاعلة في الدول، ومجموعات الفدية، ويمكن أن يعرض خرق البيانات التصميمات الخاصة أو يؤدي إلى غرامات تنظيمية بموجب قوانين الخصوصية، ومن الضروري أن تُكفل ضوابط قوية للوصول، والتشفير، ومنع المعلومات.

تهديدات محددة من جانب السيبر لنظم صيانة السكك الحديدية

فهم التهديدات هو الخطوة الأولى في بناء دفاعات فعالة، وتتضمن القائمة التالية تفاصيل أكثر المخاطر التي تواجه السيبرانية إلحاحاً والتي تواجهها بيئات صيانة السكك الحديدية اليوم.

  • Ransomware on industrial control systems.] Attackers encrypt PLC formation files or SCADA databases, demanding payment for decryption keys. Reoration can be slow if supportives are not airgapped or tested regularly.
  • Phishing and social engineering.] يجوز لموظفي الصيانة تلقي رسائل إلكترونية يبدو أنها من بائعي المعدات أو تكنولوجيا المعلومات الداخلية، مما يخدعهم إلى كشف وثائق التفويض أو تركيب برامج غير مأمونة.
  • Unauthorized remote access.] Remote diagnostics ports, VPNs, or third — maintenance tools often have weak authentication. Attackers exploit these to move laterally into operational technology (OT) networks.
  • Supply chain attacks.] Compromised software updates or equipment from buyers can introduce backdoors into maintenance systems. The 2020 SolarWinds attack demonstrated how trust suppliers can become vectors.
  • Insider threats.] Disgruntled employees or contractors with legitimate access can sabotage systems, delete logs, or stealing data. Monitoring and least —privilege principles help mitigate this risk.
  • Denial of service (DoS) against wireless networks.] Manyyard and depot maintenance systems rely on Wi-Fi or cellular links. Jamming or flooding these networks can block real-time diagnostics and delay repairs.
  • IoT vulnerabilities.] Smart sensors for rail temperature, vibration, and wheel impact often have limited processing power and security features. They can be hijacked to launch attacks on central servers.

ويتطلب كل من هذه التهديدات مزيجا من الضوابط والسياسات والتدريب التقنيين للتصدي لها، ولا يكفي حل واحد؛ ولا بد من وجود دفاع مطبق.

التدابير الأمنية الأساسية للسيريل

ويتطلب تنفيذ الأمن السيبراني الفعال في نظم صيانة السكك الحديدية نهجا منظما، كما أن المقاييس الرئيسية التي ينبغي أن يتخذها المشغلون، والتي يُطلب منها من الأساس إلى التقدم.

فصل الشبكة وعزلها

وتتمثل الخطوة الأكثر أهمية في فصل شبكة الصيانة من شبكات تكنولوجيا المعلومات المؤسسية والشبكة الإلكترونية، واستخدام الجدران النارية، والحواجز غير المباشرة لمراقبة حركة المرور، وفي إطار شبكة الصيانة، تفصل النظم الفرعية للجزء من الشبكة الفرعية: مثلاً، إبقاء أجهزة الاستشعار على جانب الشبكة على شبكة مستقلة من أدوات التشخيص، وهذا الاحتواء يحول دون انتقال مهاجم من موقع متحكم في الإشارات إلى آخر.

المراقبة القوية للتوثيق والوصول

يستعاض عن كلمة السر الافتراضية في جميع أجهزة التدوير، وأجهزة الائتلاف والحواسيب المحمولة للنفقة، وتنفيذ التوثيق المتعدد العناصر لأي وصول عن بعد وللحسابات الإدارية، واستخدام مراقبة الدخول القائمة على أساس الدور لضمان ألا يكون لدى كل مستخدم إلا الأذون اللازمة لعملهم، واستعراض الحسابات بانتظام، وإلغاء إمكانية وصول الموظفين أو المقاولين السابقين.

إدارة المضايقات والضعف

وينفذ العديد من نظم OT برامجيات قديمة لم تعد مدعومة، ويجب على المشغلين العمل مع البائعين لفهم دورات التصحيح، وعند الإمكان الارتقاء إلى النسخ المدعومة، وبالنسبة للنظم التي لا يمكن إصلاحها، وتنفيذ ضوابط تعويضية مثل قواعد الدخول الصارمة إلى الشبكة، وقطع الأشجار، والرصد، واستخدام أجهزة مسح الضعف المصممة خصيصا للبروتوكولات الصناعية لتحديد نقاط الضعف دون توقف العمليات.

الرصد المستمر وكشف الشذوذ

:: نظم كشف الاقتحام التي تفهم بروتوكولات أوت مثل موديبوس أو دي بي 3 أو بروفينت، ويمكن لهذه الأدوات أن تُعلّم أوامر غير عادية، مثل إعادة برمجة PLC خارج ساعات العمل العادية، وقد يشير إدماج سجلات نظم الصيانة في قاعدة معلومات أمنية وإدارة أحداث للترابط والإنذار، والنظر في استخدام شبكة بيانات غير عادية قائمة على تكنولوجيا المعلومات لكشف الاختلالات في الانحرافات الفرعية.

تدريب الموظفين وتوعيتهم

ولا يزال الخطأ البشري سببا رئيسيا في الحوادث الأمنية، إذ يوفر التدريب المنتظم لمهندسي الصيانة والمرسلين والإداريين على الاعتراف بالبريد الإلكتروني المضغوط باستخدام كلمات السر القوية، وعلى اتباع إجراءات مأمونة للتشخيص عن بعد، والقيام بعمليات حاسوبية للممارسات التي تستجيب لحادثة الفدية أو شبكة الاستشعار المهينة، فالتغيير الثقافي أساسي: ينبغي النظر إلى الأمن السيبراني كجزء من نوعية الصيانة، وليس عبئا على تكنولوجيا المعلومات.

تخطيط الاستجابة للحوادث والتدخيل

:: كتابة خطة للاستجابة للحوادث الإلكترونية خاصة بنظم الصيانة - تشمل الخطوات اللازمة لعزل القطاعات المتضررة، وإبلاغ المنظمين (مثل سلطات سلامة السكك الحديدية)، وحفظ الأدلة الجنائية، وإعادة العمليات من عمليات الدعم النظيفة، وإجراء اختبارات سنوية على الأقل مع سيناريوهات واقعية، مثل الهجوم المحاكا على نظام رصد المسارات، وينبغي أن تغذي الدروس المستفادة التحسينات الأمنية.

التحديات في نظم صيانة السكك الحديدية

وحتى مع وجود أفضل الممارسات، يواجه متعهدو السكك الحديدية عقبات فريدة عند تشديد نظم الصيانة، ويجب الاعتراف بهذه التحديات ومعالجتها بطريقة عملية.

المعدات الخاصة بالإرث والبروتوكولات الأساسية

ولا يزال العديد من أصول السكك الحديدية يعمل منذ عقود، وقد لا يزال نظام مراقبة الإشارات الذي تم تركيبه في التسعينات يستخدم الاتصالات التسلسلية والبروتوكولات المتعلقة بممتلكات النقل دون أي تشفير أو توثيق، كما أن إعادة توفير الأمن الحديث على هذه المعدات القديمة أمر صعب ومكلف من الناحية التقنية، وكثيرا ما يتعين على المشغلين الاعتماد على الحماية على مستوى الشبكة والعمليات اليدوية إلى أن تصل المعدات إلى نهاية الحياة.

الموازنة بين السلامة والأمن

فالسلامة والأمن السيبراني أحياناً يتضاربان، فعلى سبيل المثال، يجب أن تكون مهمة التوقف في حالات الطوارئ متاحة على الفور، وقد لا تدعم القوة الأمنية المؤقتة أو حروف كلمة السر، وبالمثل، قد يتطلب إصلاح جهاز مراقبة السلامة من قبل المنظمين، مما يتسبب في تأخيرات طويلة، ويلزم اتباع نهج قائم على المخاطرة لتحديد أولويات السلامة مع الاستمرار في إدارة المخاطر السيبرانية من خلال فرض ضوابط تعويضية.

دمج خدمات التوحيد القياسي والخدمات المتعلقة بالكلاب

وتعتمد نظم الصيانة الجديدة بشكل متزايد على منابر السحاب من أجل تحليل البيانات والرصد عن بعد، وفي حين توفر هذه الخدمات معلومات قوية، فإنها تستحدث معالين على المواقع الأمنية للأطراف الثالثة وعلى الربط الشبكي عبر الإنترنت، ويجب على المشغلين أن يقيّموا بدقة امتثال مقدّمي السحب لمعايير أمن السكك الحديدية وضمان اشتراع البيانات في كل من العبور والراحة.

نقص الموظفين المهرة

وهناك نقص عالمي في المهنيين العاملين في مجال أمن الفضاء الإلكتروني، بل أقل من الذين يفهمون عمليات النقل بالسكك الحديدية على السواء، إذ يصعب استبقاء المواهب واستبقاؤها، ولا سيما بالنسبة لمشغلي السكك الحديدية الإقليميين الأصغر، وتتحول منظمات كثيرة إلى مقدمي خدمات الأمن الذين يديرون خدماتهم، ممن لديهم خبرة في نظم الرقابة الصناعية، ولكن هذا يضيف التكلفة ويستلزم إدارة دقيقة للعقود.

الأطر والمعايير التنظيمية

وقد استجابت الحكومات والهيئات الصناعية للتهديد المتزايد من خلال وضع معايير محددة لأمن الفضاء الإلكتروني للسكك الحديدية، ويساعد الامتثال لهذه الأطر المنظمات على تركيز استثماراتها ويبرهن على العناية الواجبة.

() نشرت شبكة " السكك الحديدية " (وكالة الاتحاد الأوروبي للأمن السيبرى) مبادئ توجيهية بشأن تأمين الاتصالات السلكية واللاسلكية ونظم الإشارة.() وتُصدر نظام إدارة حركة السكك الحديدية الأوروبي متطلبات أمنية لعناصرها الرقمية للإشارة إلى ذلك.() وتُكلَّف جهات تنظيمية وطنية كثيرة الآن بإجراء تقييمات لأمن الفضاء الإلكتروني كجزء من شهادات السلامة(4).

وينبغي للمشغلين أن يرسموا خرائط لضوابطهم المتعلقة بالأمن السيبراني إلى هذه الأطر لضمان اكتمالها ولتخفيف عمليات مراجعة الحسابات، وللاطلاع على توجيهات أكثر تفصيلاً، انظر ENISA Railway Cybersecurity Publication و]CISA Rail Security Resources.

دراسة حالة: حادث عالمي حقيقي في مجال صيانة السكك الحديدية

وفي عام 2018، أدى هجوم على نظام صيانة السكك الحديدية التابع لإدارة كولورادو في الولايات المتحدة إلى تأخير ما يزيد على 24 ساعة في إرسال طاقم الإصلاح، وقام المهاجمون بتشفير قاعدة بيانات العمل ودفعوا فدية صغيرة، ونظرا لأن شبكة الصيانة لم تُفصل من شبكة الشركات، فقد انتشار نظام الفدية بسرعة.

مستقبل أمن السحاقيات في صيانة السكك الحديدية

وفي المستقبل، ستشكل عدة اتجاهات كيفية الدفاع عن الصناعة لنظم الصيانة، وستصبح المعلومات الاستخبارية والتعلم الآلي أكثر انتشاراً لكشف التهديدات في الوقت الحقيقي، لا سيما في تحليل الكميات الضخمة من البيانات المستمدة من أجهزة الاستشعار والسجلات، ويمكن لنماذج AI أن تتعلم السلوك الطبيعي لمثبت المسار أو مشغلي العجلات وأجهزة الإنذار عند ظهور حالات الشذوذ.

كما أن هيكل الثقة الصفري يكتسب مشقق في شبكات النقل الجوي، فبدلا من افتراض أن أي جهاز أو مستخدم جدير بالثقة، يتطلب عدم الثقة من أي نوع التحقق المستمر من كل محاولة للوصول إلى السكك الحديدية، مما قد يعني مستودعات إصلاح صغيرة الحجم بحيث لا يمكن للكمبيوتر المحمول للمتعاقد أن يصل إلا إلى الآلة المحددة التي يحتاجها للخدمة.

وأخيرا، فإن تطوير الترميز الكمي المقاومة سوف يصبح مهماً كبالغ في الحساب الكمي، وكثيراً ما تكون لنظم السكك الحديدية دورات طويلة من الحياة؛ ويجب أن تظل الخوارزميات البكائية المنتشرة اليوم آمنة لعقود، وتعمل هيئات المعايير بالفعل على تطهير الخوارزميات بعد الكينتوم، وينبغي للمشغلين أن يخططوا للهجرة في نهاية المطاف.

خاتمة

إن الأمن السيبرى ليس إضافة اختيارية لصيانة السكك الحديدية - بل هو عنصر حيوي من عناصر العمليات الآمنة الموثوقة، حيث إن شبكات السكك الحديدية تنمو وتتداخل، وتزداد سطح الهجوم، وتزداد عواقب نجاح الهجمة الإلكترونية حدة، ومن خلال فهم التهديدات المحددة، واعتماد استراتيجية دفاعية مطبقة، والتصدي للتحديات القديمة، والاستمرار في مواءمة المعايير التنظيمية، يمكن للمشغلين حماية نظم الصيانة الخاصة بهم من مخاطر استمرارية النظام الإيكولوجي في الوقت الحاضر وغدا.

For further reading, consult the UIC Cybersecurity Guide for Railways and the ]BSI IT —Grundschutz compendium on role and rights management to deepen your understanding of access control practices.