Information Security and Privacy in Railway Transportation: a systematic Review

References
1.
Guerrero-Ibáñez, J.; Zeadally, S.; Contreras-Castillo, J. Sensor Technologies for Intelligent Transportation Systems. Sensors 2018,
18, 1212. [
CrossRef
]
2.
Butler, L.; Yigitcanlar, T.; Paz, A. Barriers and risks of Mobility-as-a-Service (MaaS) adoption in cities: A systematic review of the
literature. Cities 2021, 109, 103036. [
CrossRef
]
3.
Xue, M.; Yuan, C.; Wu, H.; Zhang, Y.; Liu, W. Machine learning security: Threats, countermeasures, and evaluations. IEEE Access
2020
, 8, 74720–74742. [
CrossRef
]
4.
Solanas, A.; Batista, E.; Casino, F.; Papageorgiou, A.; Patsakis, C. Privacy-Oriented Analysis of Ubiquitous Computing Systems:
A 5-D Approach. In Security of Ubiquitous Computing Systems; Springer: Berlin, Germany, 2021; pp. 201–213.

---

Sensors 2022, 22, 7698
23 of 25
5.
Ometov, A.; Molua, O.L.; Komarov, M.; Nurmi, J. A Survey of Security in Cloud, Edge, and Fog Computing. Sensors 2022, 22, 927.
[
CrossRef
]
6.
Batista, E.; Moncusi, M.A.; López-Aguilar, P.; Martínez-Ballesté, A.; Solanas, A. Sensors for Context-Aware Smart Healthcare: A
Security Perspective. Sensors 2021, 21, 6886. [
CrossRef
]
7.
Sollins, K.R. IoT Big Data Security and Privacy vs. Innovation. IEEE Internet Things J. 2019, 6, 1628–1635. [
CrossRef
]
8.
Vom Brocke, J.; Simons, A.; Niehaves, B.; Reimer, K.; Plattfaut, R.; Cleven, A. Reconstructing the Giant: On the Importance of
Rigour in Documenting the Literature Search Process. In Proceedings of the 17th European Conference on Information Systems (ECIS);
AISeL: Verona, Italy, 2009; pp. 2206–2217.
9.
Cooper, H.M. Organizing Knowledge Syntheses: A Taxonomy of Literature Reviews. Knowl. Soc. 1988, 1, 104–126. [
CrossRef
]
10.
Cherdantseva, Y.; Hilton, J. Information Security and Information Assurance: Discussion about the Meaning, Scope, and Goals. In
Standards and Standardization: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications; IGI Global: Hershey, PA, USA, 2015; pp. 1204–1235.
11.
International Organization for Standardization. ISO/IEC 27000:2018(E): Information Technology—Security Techniques—Information
Security Management Systems—Overview and Vocabulary; Technical Report; International Organization for Standardization: Geneva,
Switzerland, 2018.
12.
Jajodia, S.; Samarati, P.; Yung, M. Encyclopedia of Cryptography, Security and Privacy; Springer: Berlin, Germany, 2019.
13.
Ai, B.; Guan, K.; Rupp, M.; Kurner, T.; Cheng, X.; Yin, X.F.; Wang, Q.; Ma, G.Y.; Li, Y.; Xiong, L.; et al.
Future railway
services-oriented mobile communications network. IEEE Commun. Mag. 2015, 53, 78–85. [
CrossRef
]
14.
Alawad, H.; Kaewunruen, S. Wireless Sensor Networks: Toward Smarter Railway Stations. Infrastructures 2018, 3, 24. [
CrossRef
]
15.
Bellini, E.; Marrone, S.; Marulli, F. Cyber Resilience Meta-Modelling: The Railway Communication Case Study. Electronics 2021,
10, 583. [
CrossRef
]
16.
Cabalquinto, E.; Hutchins, B. “It should allow me to opt in or opt out”: Investigating smartphone use and the contending
attitudes of commuters towards geolocation data collection. Telemat. Inform. 2020, 51, 101403. [
CrossRef
]
17.
Chernov, A.V.; Butakova, M.A.; Karpenko, E.V. Security incident detection technique for multilevel intelligent control systems
on railway transport in Russia. In Proceedings of the 2015 23rd Telecommunications Forum Telfor (TELFOR), Belgrade, Serbia,
24–26 November 2015; IEEE: Belgrade, Serbia, 2015; pp. 1–4.
18.
Daly, A.; Hess, S.; Patruni, B.; Potoglou, D.; Rohr, C. Using ordered attitudinal indicators in a latent variable choice model: A
study of the impact of security on rail travel behaviour. Transportation 2012, 39, 267–297. [
CrossRef
]
19.
Dong, P.; Zheng, T.; Du, X.; Zhang, H.; Guizani, M. SVCC-HSR: Providing Secure Vehicular Cloud Computing for Intelligent
High-Speed Rail. IEEE Netw. 2018, 32, 64–71. [
CrossRef
]
20.
Duan, Q.; Quynh, N.V.; Abdullah, H.M.; Almalaq, A.; Duc Do, T.; Abdelkader, S.M.; Mohamed, M.A. Optimal Scheduling and
Management of a Smart City Within the Safe Framework. IEEE Access 2020, 8, 161847–161861. [
CrossRef
]
21.
Falahati, A.; Shafiee, E. Improve Safety and Security of Intelligent Railway Transportation System Based on Balise Using Machine
Learning Algorithm and Fuzzy System. Int. J. Intell. Transp. Syst. Res. 2022, 20, 117–131. [
CrossRef
]
22.
Farooq, J.; Soler, J. Radio Communication for Communications-Based Train Control (CBTC): A Tutorial and Survey. IEEE
Commun. Surv. Tutor. 2017, 19, 1377–1402. [
CrossRef
]
23.
Figueroa-Lorenzo, S.; Goya, J.; Añorga, J.; Adin, I.n.; Mendizabal, J.; Arrizabalaga, S. Alarm Collector in Smart Train Based on
Ethereum Blockchain Events-Log. IEEE Internet Things J. 2021, 8, 13306–13315. [
CrossRef
]
24.
Fraga-Lamas, P.; Fernández-Caramés, T.M.; Castedo, L. Towards the Internet of Smart Trains: A Review on Industrial IoT-
Connected Railways. Sensors 2017, 17, 1457. [
CrossRef
]
25.
Hatzivasilis, G.; Fysarakis, K.; Ioannidis, S.; Hatzakis, I.; Vardakis, G.; Papadakis, N.; Spanoudakis, G. SPD-Safe: Secure
Administration of Railway Intelligent Transportation Systems. Electronics 2021, 10, 92. [
CrossRef
]
26.
Hodge, V.J.; O’Keefe, S.; Weeks, M.; Moulds, A. Wireless Sensor Networks for Condition Monitoring in the Railway Industry: A
Survey. IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2015, 16, 1088–1106. [
CrossRef
]
27.
Jang, H.S.; Lim, H.; Jeon, J.Y. Control of interior surface materials for speech privacy in high-speed train cabins. Indoor Air 2017,
27, 670–679. [
CrossRef
]
28.
Kim, S.; Won, Y.; Park, I.H.; Eun, Y.; Park, K.J. Cyber-Physical Vulnerability Analysis of Communication-Based Train Control.
IEEE Internet Things J. 2019, 6, 6353–6362. [
CrossRef
]
29.
Kour, R.; Aljumaili, M.; Karim, R.; Tretten, P. eMaintenance in railways: Issues and challenges in cybersecurity. Proc. Inst. Mech.
Eng. Part F J. Rail Rapid Transit 2019, 233, 1012–1022. [
CrossRef
]
30.
Kour, R.; Karim, R. Cybersecurity workforce in railway: Its maturity and awareness. J. Qual. Maint. Eng. 2021, 27, 453–464.
[
CrossRef
]
31.
Lazarescu, M.T.; Poolad, P. Asynchronous Resilient Wireless Sensor Network for Train Integrity Monitoring. IEEE Internet Things
J. 2021, 8, 3939–3954. [
CrossRef
]
32.
Lopez, I.; Aguado, M. Cyber security analysis of the European train control system. IEEE Commun. Mag. 2015, 53, 110–116.
[
CrossRef
]
33.
Ma, Z.; Chen, X.; Xiao, M.; Karagiannidis, G.K.; Fan, P. Interference Control for Railway Wireless Communication Systems:
Techniques, Challenges, and Trends. IEEE Veh. Technol. Mag. 2020, 15, 51–58. [
CrossRef
]
34.
Mcmahon, P.; Zhang, T.; Dwight, R. Requirements for Big Data Adoption for Railway Asset Management. IEEE Access 2020,
8, 15543–15564. [
CrossRef
]

---

Sensors 2022, 22, 7698
24 of 25
35.
Moreno, J.; Riera, J.M.; Haro, L.d.; Rodriguez, C. A survey on future railway radio communications services: Challenges and
opportunities. IEEE Commun. Mag. 2015, 53, 62–68. [
CrossRef
]
36.
Mu, Y.; Rezaeibagha, F.; Huang, K. Policy-Driven Blockchain and Its Applications for Transport Systems. IEEE Trans. Serv.
Comput. 2020, 13, 230–240. [
CrossRef
]
37.
Patil, S.; Patruni, B.; Potoglou, D.; Robinson, N. Public preference for data privacy—A pan-European study on metro/train
surveillance. Transp. Res. Part A Policy Pract. 2016, 92, 145–161. [
CrossRef
]
38.
Potoglou, D.; Robinson, N.; Kim, C.W.; Burge, P.; Warnes, R. Quantifying individuals’ trade-offs between privacy, liberty and
security: The case of rail travel in UK. Transp. Res. Part A Policy Pract. 2010, 44, 169–181. [
CrossRef
]
39.
Pouw, C.A.S.; Toschi, F.; van Schadewijk, F.; Corbetta, A. Monitoring physical distancing for crowd management: Real-time
trajectory and group analysis. PLoS ONE 2020, 15, e0240963. [
CrossRef
]
40.
Rao, J.; Gao, S.; Li, M.; Huang, Q. A privacy-preserving framework for location recommendation using decentralized collaborative
machine learning. Trans. GIS 2021, 25, 1153–1175. [
CrossRef
]
41.
Sikora, P.; Malina, L.; Kiac, M.; Martinasek, Z.; Riha, K.; Prinosil, J.; Jirik, L.; Srivastava, G. Artificial Intelligence-Based Surveillance
System for Railway Crossing Traffic. IEEE Sens. J. 2021, 21, 15515–15526. [
CrossRef
]
42.
Sun, W.; Yu, F.R.; Tang, T.; Bu, B. Energy-Efficient Communication-Based Train Control Systems With Packet Delay and Loss.
IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2016, 17, 452–468. [
CrossRef
]
43.
Thaduri, A.; Aljumaili, M.; Kour, R.; Karim, R. Cybersecurity for eMaintenance in railway infrastructure: Risks and consequences.
Int. J. Syst. Assur. Eng. Manag. 2019, 10, 149–159. [
CrossRef
]
44.
Wang, Y.; Zhang, W.; Wang, X.; Guo, W.; Khan, M.K.; Fan, P. Improving the Security of LTE-R for High-Speed Railway: From the
Access Authentication View. IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2022, 23, 1332–1346. [
CrossRef
]
45.
Wu, Y.; Wei, Z.; Weng, J.; Deng, R.H. Position Manipulation Attacks to Balise-Based Train Automatic Stop Control. IEEE Trans.
Veh. Technol. 2018, 67, 5287–5301. [
CrossRef
]
46.
Wu, Y.; Weng, J.; Tang, Z.; Li, X.; Deng, R.H. Vulnerabilities, Attacks, and Countermeasures in Balise-Based Train Control Systems.
IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2017, 18, 814–823. [
CrossRef
]
47.
Wu, Y.; Ye, D.; Wei, Z.; Wang, Q.; Tan, W.; Deng, R.H. Situation-Aware Authenticated Video Broadcasting Over Train-Trackside
WiFi Networks. IEEE Internet Things J. 2019, 6, 1617–1627. [
CrossRef
]
48.
Zeng, D.; Chawathe, S.S.; Huang, H.; Wang, F.Y. Protecting Transportation Infrastructure. IEEE Intell. Syst. 2007, 22, 8–11.
[
CrossRef
]
49.
Zhang, L.; Cheng, L.; Alsokhiry, F.; Mohamed, M.A. A Novel Stochastic Blockchain-Based Energy Management in Smart Cities
Using V2S and V2G. IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2022, 1, 1–8. [
CrossRef
]
50.
Zhao, H.; Dai, X.; Ding, L.; Cui, D.; Ding, J.; Chai, T. Resilient Cooperative Control for High-Speed Trains Under Denial-of-Service
Attacks. IEEE Trans. Veh. Technol. 2021, 70, 12427–12436. [
CrossRef
]
51.
Zheng, Q.; Wang, X.; Khurram Khan, M.; Zhang, W.; Gupta, B.B.; Guo, W. A Lightweight Authenticated Encryption Scheme
Based on Chaotic SCML for Railway Cloud Service. IEEE Access 2018, 6, 711–722. [
CrossRef
]
52.
Redmon, J.; Divvala, S.; Girshick, R.; Farhadi, A. You only look once: Unified, real-time object detection. In Proceedings of the
IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Las Vegas, NV, USA, 27–30 June 2016; pp. 779–788.
53.
Sun, Y.; Zhang, R.; Wang, X.; Gao, K.; Liu, L. A Decentralizing Attribute-Based Signature for Healthcare Blockchain. In
Proceedings of the 2018 27th International Conference on Computer Communication and Networks (ICCCN), Hangzhou, China,
30 July–2 August 2018; pp. 1–9.
54.
Guo, R.; Shi, H.; Zhao, Q.; Zheng, D. Secure Attribute-Based Signature Scheme With Multiple Authorities for Blockchain in
Electronic Health Records Systems. IEEE Access 2018, 6, 11676–11686. [
CrossRef
]
55.
European Commission. Directive (EU) 2016/1148 of the European Parliament and of the Council of 6 July 2016. Off. J. Eur. Union
2016
, L 194/1. Available online:
https://www.legislation.gov.uk/eudr/2016/1148/contents
(accessed on 29 August 2022).
56.
ENISA.
Railway Cybersecurity Report. 2020.
Available online:
https://www.enisa.europa.eu/publications/railway-
cybersecurity
(accessed on 1 September 2022).
57.
ENISA. Railway Cybersecurity—Good Practices in Cyber Risk Management. 2021. Available online:
https://www.enisa.europa.
eu/publications/railway-cybersecurity-good-practices-in-cyber-risk-management
(accessed on 1 September 2022).
58.
He, R.; Ai, B.; Wang, G.; Guan, K.; Zhong, Z.; Molisch, A.F.; Briso-Rodriguez, C.; Oestges, C.P. High-Speed Railway Communica-
tions: From GSM-R to LTE-R. IEEE Veh. Technol. Mag. 2016, 11, 49–58. [
CrossRef
]
59.
Shafiullah, G.M.; Ali, A.B.M.S.; Thompson, A.; Wolfs, P.J. Predicting Vertical Acceleration of Railway Wagons Using Regression
Algorithms. IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2010, 11, 290–299. [
CrossRef
]
60.
Alawad, H.; Kaewunruen, S.; An, M. Learning From Accidents: Machine Learning for Safety at Railway Stations. IEEE Access
2020
, 8, 633–648. [
CrossRef
]
61.
López-Aguilar, P.; Solanas, A. An Effective Approach to the Cross-Border Exchange of Digital Evidence Using Blockchain. In
Proceedings of the 9th International Conference on Applications in Electronics Pervading Industry, Environment and Society,
Pisa, Italy, 11–13 September 2021; pp. 1–5.
62.
Sharma, P.K.; Park, J.H. Blockchain based hybrid network architecture for the smart city. Future Gener. Comput. Syst. 2018,
86, 650–655. [
CrossRef
]

---

Sensors 2022, 22, 7698
25 of 25
63.
Demissie, B.F.; Ranise, S. Assessing the Effectiveness of the Shared Responsibility Model for Cloud Databases: The Case of
Google’s Firebase. In Proceedings of the IEEE International Conference on Smart Data Services, Chicago, IL, USA, 5–10 September
2021; pp. 121–131.
64.
Stojkoska, B.R.; Nikolovski, Z. Data compression for energy efficient IoT solutions. In Proceedings of the 2017 25th Telecommuni-
cation Forum (TELFOR), Belgrade, Serbia, 21–22 November 2017; pp. 1–4.
65.
Zhang, W.; Cheung, S.; Chen, M. Hiding privacy information in video surveillance system. In Proceedings of the IEEE
International Conference on Image Processing 2005, Genoa, Italy, 11–14 September 2005; Volume 3, pp. 2–868.
66.
Hassan, M.U.; Rehmani, M.H.; Chen, J. Differential Privacy Techniques for Cyber Physical Systems: A Survey. IEEE Commun.
Surv. Tutor. 2020, 22, 746–789. [
CrossRef
]
67.
Shi, Y.; Piao, C.; Zheng, L. Differential-Privacy-Based Correlation Analysis in Railway Freight Service Applications. In Proceedings
of the 2017 International Conference on Cyber-Enabled Distributed Computing and Knowledge Discovery (CyberC), Nanjing,
China, 12–14 October 2017; pp. 35–39.
68.
Bhati, B.S.; Ivanchev, J.; Bojic, I.; Datta, A.; Eckhoff, D. Utility-Driven k-Anonymization of Public Transport User Data. IEEE
Access 2021, 9, 23608–23623. [
CrossRef
]
69.
Riahi Sfar, A.; Challal, Y.; Moyal, P.; Natalizio, E. A Game Theoretic Approach for Privacy Preserving Model in IoT-Based
Transportation. IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2019, 20, 4405–4414. [
CrossRef
]
70.
National Institute of Standards and Technology. Framework for Improving Critical Infrastructure Cybersecurity. 2018. Available
online:
https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/CSWP/NIST.CSWP.04162018.pdf
(accessed on 1 September 2022).
71.
International Organization for Standardization and International Electrotechnical Commission. ISO/IEC 27000 Family Standards.
Available online:
https://www.iso.org/search.html?q=27000
(accessed on 1 September 2022).
72.
International Society of Automation and International Electrotechnical Commission.
ISA/IEC 62443 Series of Standards.
2018. Available online:
https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-iec-62443-series-of-standards
(accessed on 1 September 2022).
73.
CLC/TS 50701. Railway Applications—Cybersecurity. Available online:
https://www.en-standard.eu/clc/ts-50701-2021
-railway-applications-cybersecurity/
(accessed on 1 September 2022).
74.
Taherdoost, H. Understanding Cybersecurity Frameworks and Information Security Standards—A Review and Comprehensive
Overview. Electronics 2022, 11, 2181. [
CrossRef
]
75.
A Body of the European Union. Shift2Rail. 2020. Available online:
https://rail-research.europa.eu/about-shift2rail
(accessed on
1 September 2022).
76.
EU Horizon 2020 Research and Innovation Programme. CYbersecurity in the Railway Sector (CYRAIL). 2018. Available online:
https://cyrail.eu/
(accessed on 1 September 2022).
77.
López-Aguilar, P.; Solanas, A. Human Susceptibility to Phishing Attacks Based on Personality Traits: The Role of Neuroticism.
In Proceedings of the IEEE 45th Annual Computers, Software, and Applications Conference, Madrid, Spain, 12–16 July 2021;
pp. 1363–1368.
78.
Transportation Research Board and National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Cybersecurity in Transit Systems;
The National Academies Press: Washington, DC, USA, 2022.
79.
Anti-Phishing Working Group. Phishing Activity Trends Report—1st Quarter 2022; Technical Report; Anti-Phishing Working Group:
USA, 2022.
80.
Belcher, S.; Belcher, T.; Greenwald, E.; Thomas, B. Is the Transit Industry Prepared for the Cyber Revolution? Policy Recommendations to
Enhance Surface Transit Cyber Preparedness; Technical Report; San José State University and Mineta Transportation Institute: San
Jose, CA, USA, 2020.
81.
Fortune Business Insight. Railway Cyber Security Market Size, Share & COVID-19 Impact Analysis, by Security Type, by Type, and
Regional Forecasts, 2021–2028; Technical Report; Fortune Business Insight: Pune, India, 2022.

---