CBTC系統(tǒng)安全通信協(xié)議的研究.pdf

1、CBTC（Communications-Based Train Control，簡稱CBTC）系統(tǒng)的通信過程是通過DCS（Data Communication System，簡稱DCS）子系統(tǒng)完成的。高實(shí)時(shí)性與高安全性的通信離不開DCS系統(tǒng)的支持，DCS系統(tǒng)可以保證傳輸層及以下各層的傳輸安全，但是不能保證傳輸層以上的處理安全。
　　隨著CBTC技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的通信及處理安全問題引起廣泛關(guān)注。CBTC系統(tǒng)中，傳輸層采用面向無連接的

2、、非安全的UDP協(xié)議，因而很難保證傳輸層到應(yīng)用層的處理安全，也隨時(shí)面臨消息的重復(fù)、丟失、插入、次序錯亂、錯誤以及傳輸超時(shí)等等威脅。與CBTC系統(tǒng)安全通信最直接相關(guān)的就是安全通信協(xié)議。在DCS系統(tǒng)的安全防護(hù)下，本文參照我國頒布的RSSP-Ⅰ鐵路信號安全通信協(xié)議，設(shè)計(jì)了CBTC系統(tǒng)的安全通信協(xié)議。協(xié)議采用序列號、時(shí)間戳、超時(shí)、目的地和源地址標(biāo)識、反饋報(bào)文、雙重校驗(yàn)等措施來防御以上威脅，同時(shí)，安全通信協(xié)議采用線性反饋移位算法及循環(huán)冗余算法對系

3、統(tǒng)中的安全用戶數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行雙通道的加密運(yùn)算，保證安全用戶數(shù)據(jù)報(bào)文的安全傳輸處理。RSSP-Ⅰ協(xié)議大多應(yīng)用于既有鐵路，本文在其基礎(chǔ)上加入地址信息驗(yàn)證及安全連接管理功能，并將其應(yīng)用到城市軌道交通領(lǐng)域。
　　為了驗(yàn)證安全通信協(xié)議設(shè)計(jì)的正確性，按照安全通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，開發(fā)了一套軟件模擬系統(tǒng)，可以模擬CBTC系統(tǒng)中的ATS（Automatic Train Supervision，簡稱ATS）服務(wù)器、區(qū)域控制器以及車載控制器三種設(shè)備。

4、　　國內(nèi)對安全通信協(xié)議的研究大多為網(wǎng)絡(luò)仿真及數(shù)學(xué)的形式化驗(yàn)證，鮮有基于DCS系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法既能克服網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的數(shù)據(jù)說服力差的缺點(diǎn)，又能靈活驗(yàn)證安全通信協(xié)議的功能設(shè)計(jì)。本文在西南交通大學(xué)DCS系統(tǒng)上進(jìn)行了半實(shí)物仿真，西南交通大學(xué)DCS系統(tǒng)采用成熟商用設(shè)備，其DCS設(shè)計(jì)方案已經(jīng)應(yīng)用在現(xiàn)有的城市軌道交通線路中，與現(xiàn)場設(shè)備保持高度一致，所得的測量結(jié)果真實(shí)可靠，具有說服力。
　　在西南交通大學(xué)DCS系統(tǒng)上經(jīng)過多次測量，并參考I