[建筑]鐵路信號(hào)系統(tǒng)安全相關(guān)通信標(biāo)準(zhǔn)與安全協(xié)議研究-在線瀏覽
2025-07-15 11:46本頁(yè)面
【正文】 輸系統(tǒng) 可能遇到的威脅及安全要求和措施。 關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào)系統(tǒng)；安全相關(guān)通信；安全協(xié) 議；標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn) 子系統(tǒng)構(gòu)成，負(fù)責(zé)子系統(tǒng)之間安全數(shù)據(jù)交換的通 信 系統(tǒng)是安全相關(guān)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。目前 ,我國(guó)列車控制系統(tǒng)應(yīng)用的部分歐洲設(shè) 備或系統(tǒng)方案涉及到 EN 50159標(biāo)準(zhǔn)建立的安全通信系統(tǒng) 及接口協(xié)議。 EN 50159— 2標(biāo)準(zhǔn) [2]針對(duì)開放傳輸系統(tǒng)提出基本安全需求， 分析開放傳輸系統(tǒng)的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)應(yīng)的安全措施。 48 中 國(guó) 鐵 路 CHINESE RAILWAYS 2021/06 鐵路信號(hào)系統(tǒng)安全相關(guān)通信標(biāo)準(zhǔn)與安全協(xié)議研究 楊霓霏 等 傳輸系統(tǒng)對(duì)安全通信功 能的影響主要表現(xiàn)在傳輸系 統(tǒng)的不同特性決定了錯(cuò)誤的不同種類。應(yīng)用層的錯(cuò)誤不在 EN 50159標(biāo)準(zhǔn) 的考慮范圍內(nèi)。EN 50159— 2標(biāo)準(zhǔn)提出 7種傳輸系統(tǒng)可能遇到的風(fēng) 險(xiǎn)威脅及 8種防御措施，其內(nèi)容及應(yīng)對(duì)關(guān)系見表 1。發(fā) 送端的安全功能負(fù)責(zé)對(duì)安全數(shù)據(jù)進(jìn)行安全編碼，再將安 全碼、用戶數(shù)據(jù)及其他安全附加信息組成安全報(bào)文進(jìn)行 傳輸，接收端收到報(bào)文后，依照?qǐng)?bào)文結(jié)構(gòu)從報(bào)文中截取 安全數(shù)據(jù)，再次編碼 計(jì)算，并將得到的碼字與報(bào)文中的 安全碼進(jìn)行比對(duì)，鑒別是否發(fā)生“訛誤”。EN 50159— 1標(biāo)準(zhǔn)附錄 A給出安全碼長(zhǎng)度的參考 計(jì)算公式。選擇安全碼和加 密技術(shù)主要根據(jù)傳輸系統(tǒng)是否有非授權(quán)訪問(wèn)，是否可以 避免惡意攻擊，以及安全通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中是否采用獨(dú)立 的非法接 入保護(hù)措施。 安全碼使安全通信達(dá)到量化的安全目標(biāo)。在有些安全協(xié)議中，還將附加安全數(shù)據(jù)直接 設(shè)計(jì)為計(jì)算參數(shù)參與安全碼算法 (如 SACEM)，或?qū)⑵渥? 為安全碼的擴(kuò)充內(nèi)容 (如 FSFB/2)，使安全層對(duì)報(bào)文完 整性、真實(shí)性和時(shí)序性的驗(yàn)證在安全編碼的計(jì)算和驗(yàn) 證過(guò)程中一起完成，提高了安全性和效率，便于安全 通信過(guò)程的管理。 FSFB/2采用基于 32位 CRC的安全編碼，發(fā)送端身份 標(biāo)識(shí)號(hào)SID 以及發(fā)送端時(shí)間戳 T n 通過(guò)異或運(yùn)算加入到 CRC 校驗(yàn)碼，得到 FSFB/2 安全碼。因?yàn)榻邮斩擞?jì)算出 CRC 校驗(yàn)碼之后只能從安全碼中恢 復(fù)出 SID 與 Tn 經(jīng)異或運(yùn)算結(jié)合在一起的信息，也只有設(shè)法 驗(yàn)證出 SID及 Tn 之后才能完成 CRC的驗(yàn)證。 以兩種歐洲鐵路信號(hào)公司的安全通信協(xié)議為例分析 安全措施的實(shí)施。二是 ALSTOM 公司以開放傳輸系統(tǒng)為對(duì)象的安全協(xié)議 FSFB/2 [4] [3] 。這兩種協(xié)議在歐洲地鐵和 鐵路系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，隨著技術(shù)引進(jìn)，這些安全協(xié)議和技 術(shù)在我國(guó)列控系統(tǒng)中也得到應(yīng)用。安全碼是一種冗余檢錯(cuò)碼，依靠安全碼接收端的安 中 國(guó) 鐵 路 CHINESE RAILWAYS 2021/06 49 Railway Topics 都是順序性錯(cuò)誤表現(xiàn)。因此，兩個(gè)超時(shí)之間相差的時(shí)間應(yīng)至 少可以完成一次安全通信初始化。 FSFB/2協(xié)議中有稱為“最大容忍偏差”的參數(shù)，假設(shè)接 收端與發(fā)送端周期大小相同，以接收端周期為單位 ,則 參數(shù)可表示為 K +1，其中 K 表示接收端允許安全數(shù)據(jù)報(bào)文 序列中連續(xù)丟失報(bào)文的最大數(shù)量。這里需要注意，雖然協(xié)議允 許接收端在正確接收到假定編號(hào)為 n 的報(bào)文之后可以接 著接收第 n +k 號(hào)報(bào)文 (0k K )，但接收端必須保證第 n +k 號(hào)報(bào) 文在第 k 個(gè)周期內(nèi)收到，否則應(yīng)該視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)而 被拋棄。在系統(tǒng)需要時(shí)，安全層應(yīng)該小心地增加對(duì)丟 /錯(cuò) 包的容錯(cuò)性，不能影響通信安全。在兩種報(bào)文中都含有 DE/DR雙重
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