[建筑]鐵路信號系統(tǒng)安全相關通信標準與安全協(xié)議研究(完整版)
【正文】 出的報文序列相同，“重復”、“刪除”、“重排序” 時間性可理解為時效性，一個安全數(shù)據(jù)報文被發(fā)出 后，必須在規(guī)定時間內(nèi)到達接收端 ,“延時”可能帶來 風險。在兩種報文中都含有 DE/DR雙重時間戳，其 中 DE 表示發(fā)出報文時的發(fā)送端周期計數(shù)， DR 表示發(fā)送此 報文之前 發(fā)送端接收到的最近一包報文的 DE字段。因此，兩個超時之間相差的時間應至 少可以完成一次安全通信初始化。 以兩種歐洲鐵路信號公司的安全通信協(xié)議為例分析 安全措施的實施。 安全碼使安全通信達到量化的安全目標。EN 50159— 2標準提出 7種傳輸系統(tǒng)可能遇到的風 險威脅及 8種防御措施，其內(nèi)容及應對關系見表 1。目前 ,我國列車控制系統(tǒng)應用的部分歐洲設 備或系統(tǒng)方案涉及到 EN 50159標準建立的安全通信系統(tǒng) 及接口協(xié)議。從結構上講就是在應用層與通信系統(tǒng)之間，建立安 全相關通信層，簡稱安全層。需要傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)首先 經(jīng)過安全層的處理，生成安全層數(shù)據(jù)報文之后再發(fā)往傳 輸系統(tǒng)；從傳輸系統(tǒng)收到的信息也先經(jīng)過安全層過濾才 被采用。 代化的鐵路信號及控制系統(tǒng)一般由多個安全相關 EN 50159標準分為兩個部分： EN 50159— 1標準 [1]針對封 閉傳輸系統(tǒng)提出構建安全通信的基本要求，強調(diào) 應用 標準的先決條件、基本功能需求和安全完整性需求。 表 1 防御措施與風險威脅應對關系 風險 防御 序列號 時間戳 超時 源和目的 反饋 身份鑒 安全 身份標識 信息 別過程 編碼 重復 √ √ 刪除 插入 重排序 訛誤 延時 偽裝 √ :表示防御措施與風險威脅應對關系 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 密碼 技術 Railway Topics 鐵路視點 全過程可以發(fā)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)在傳輸中出現(xiàn)的“訛誤”。在安全 協(xié)議中，除用戶安全數(shù)據(jù)外，一般還要將安全層的附 加安全數(shù)據(jù)，如時間戳和身份鑒別 ID等納入安全碼保 護范圍。一是 CSEE Transport 公司針對封閉傳 輸系統(tǒng)的安全協(xié)議 ,主要特征為SACEM安全編碼及 DE/DR 時間標記機制 ， SACEM是一種安 全碼。在此條件下安全層超 時時限可以考慮盡可能接近應用層超 時時限，這樣可增 加安全層容錯性，減少安全層重建連接對信道的占用。可以 認為，每個安全數(shù)據(jù)報文都與 DR值所指的一個狀態(tài)報文 形成反饋報文。 防止“重復”、“刪除”、“重排序”的措施是 將報文加上序列號，但加入序列號后不能發(fā)現(xiàn)“延時” 問題。如果預計時間耗盡仍沒有收到正確報文，則可以 確認預計接收的那一個報文發(fā)生了“延時”?！安? 入”風險常表現(xiàn)為由于傳輸系統(tǒng)問題，使接收到的報文 并非來自預期的地址，或雖然來自預期節(jié)點，但目的地 不是此地。 FSFB/2對每個節(jié)點設置身份標識號 SID，為防止 “偽裝”在 FSFB/2報文中不會直接出現(xiàn) SID值， SID與作 為時間戳的偽隨機數(shù) T n 經(jīng)過異或運算結合 在一起傳輸。 EN 501592標準附錄 出 EN 50129[5]涵蓋的系統(tǒng)設計可采取的一些特殊步驟， 包括應用、危險分析、風險降低、 SIL分配、定量目標 以及安全要求規(guī)范。另外還必須確定系統(tǒng)的安全完整等級 (定性參數(shù)和非函數(shù)參數(shù) )定義 (由用戶或安全部門 )。 首先連接初始化過程由接收端發(fā)起連接請求，對方予以 回應，在應答報文里包含雙方的 SID和時間戳信息，接 收方根據(jù)這些信息及系統(tǒng)預先分配給接收方的身份鑒別 參數(shù)進
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