现代铁路运输系统高度依赖复杂的电子通信网络来保障列车安全运行。尤其是在长距离货运列车上，末端和前端设备之间的信号传输确保了车辆运行的协调与控制。然而，一项在2012年首次被独立安全研究员尼尔·史密斯（Neil Smith）发现的严重安全漏洞揭示了这一通信协议的根本性弱点。该漏洞至今未获根本性修复，而其利用门槛极低，仅需使用价格低于500美元的软件定义无线电设备（SDR）即可实现，对美国乃至全球铁路运输安全构成长期威胁。该漏洞涉及名为FRED（Flashing Rear-End Device，闪烁末端装置）的设备，这是装设于货运列车尾部的重要装置，负责收集列车尾部的运输信息，并通过特定的通信协议向列车头部发送数据。FRED装置利用一种基于BCH校验和的过时协议传递信息，该协议不仅安全性不足，还无法对指令进行有效认证。
这种设计缺陷为恶意攻击者提供了潜在入侵点，能够伪造通信数据包，传输虚假指令给列车制动系统。SDR技术的灵活性能够模拟甚至重放这些通信数据包，使攻击者通过无线电信号远程操控FRED设备执行紧急制动指令。一旦遭受攻击，列车可能在非预期时间突然停车，甚至因紧急制动导致车厢脱轨事故，给人员安全和货物运输带来极大风险。尼尔·史密斯最初在2012年向美国政府报告了这个漏洞，但问题一直未能得到有效解决。多年来铁路业界对漏洞的危害评估存在分歧，既有机构认为漏洞威胁“理论性”较强，尚未纳入优先修复议程。美国铁路协会（AAR）表示FRED设备及其协议属过时技术，计划在2027年以后逐步用新标准802.16t替代，但考虑到替换规模庞大，需要更换超过7.5万个设备，相关更新将历时五到七年，成本预计高达70亿至100亿美元。
与此同时，由于铁路运营的连续性和复杂维护需求，漏洞修复工作难以快速展开，导致当前铁路系统依然脆弱。SDR设备的广泛可用性和价格低廉，更加剧了漏洞被滥用的可能性。CISA（美国网络安全与基础设施安全局）于近期发布了相关安全通告（CVE-2025-1727），对公众和行业机构发出严肃警示。该漏洞积分为8.1（高危等级），其影响范围涵盖铁路关键基础设施，涉及长距离货运列车的远程控制能力。这一安全隐患不仅威胁列车本身，还潜在威胁铁路运输网络的稳定运行。二十多年来，安全研究员多次尝试推动漏洞修复，2018年另一位信息安全专家埃里克·罗伊特（Eric Reuter）在国际安全会议DEFCON上复审确认了此问题。
但铁路行业和相关监管机构矛盾焦灼，短期内难以形成有效行动合力。专家建议，在漏洞正式修复前，应当实施更严格的网络分段隔离，将FRED设备及其通信链路与公共网络彻底隔离，减少攻击面。基础的访问控制、物理设备安全保护以及无线信号监测等措施也能够一定程度上降低远程攻击风险。然而，这些方案难以彻底杜绝利用SDR技术实现的无线信号伪造攻击。问题的根源在于铁路通信协议设计缺乏强认证机制，未能适应现代无线通信安全需求。从技术角度出发，未来的协议更新需引入成熟的密码验证和消息完整性校验，采用端到端加密和多因素身份验证方案，才能有效防止数据包伪造。
铁路基础设施数字化和智能化进程正在加速，网络安全风险也日益突出。FRED通信漏洞揭示了信息安全在工业控制系统（ICS）和关键基础设施领域的复杂挑战。相关部门需要形成跨行业联合防护策略，加强政策制定和标准更新，设立漏洞披露和快速响应机制，推动相关设备制造商和运营商开展安全培训和演练。公众和行业关注这一事件，有助于促进铁路安全议题的广泛传播，提升监管层面应对网络威胁的紧迫感。综合来看，铁路通信协议的安全升级是保障运输系统长期稳定和乘客及货物安全的重要环节。面对SDR技术日益普及以及网络攻击手段不断进化，唯有打破传统保护思维，积极拥抱网络安全创新技术，才能构筑起坚实的防线。
未来铁路安全必须结合物理安全和网络安全的新要求，完善全流程管理，提升快速响应能力，强化设备安全设计，为全球铁路运输体系建立有力保障。
