基于WLAN的CBTC系统中安全通信协议设计与验证

近年来,基于WLAN的CBTC(communication based train control,基于通信的列车运行控制)系统在城市轨道交通中的应用日益广泛.CBTC系统属于安全苛求系统,而基于WLAN技术的无线通信子系统属于开放传输系统,信息在传输过程中容易受各种未知因素的干扰.为了确保相关数据的安全可靠传输,完成了一种具有安全防护功能的CBTC通信协议的设计.运用形式化建模语言CPN(colored Petri net,有色Petri网)对所设计的协议进行了建模描述.状态空间分析法验证结果表明所设计的协议正确,能够满足CBTC系统的应用需求.

Rijndael算法在CBTC安全通信协议中的应用

为解决基于IEEE 802.11协议的CBTC(Communication Based Train Control,基于通信的列车运行控制)无线数据通信子系统中存在的不安全因素,应引入安全通信协议,采用加密技术进行防护。鉴于降低成本及易实现性等方面的考虑,设计中选用Rijndael加密算法,并用VC++对该算法进行软件编程。最后,借助Socket通信机制模拟数据加解密通信过程,验证了设计的正确性。测试结果表明,该软件算法设计正确,安全性好,易实现,可运用到CBTC安全通信协议中,确保列控信息的安全传输。

移动授权的形式化建模与验证

基于通信的列车运行控制系统(Communications-Based Train Control System,CBTC)相较于传统的基于轨道的列车运行控制系统,无论是从功能方面还是性能方面都有了很大的改进。在系统的研发过程中,对其进行建模和验证,能够发现系统设计的缺陷,进而保证系统的安全性和功能性。移动授权(Movement Authority,MA)是CBTC系统的核心功能,用来保证列车的安全运行间隔。通过对移动授权生成原理的研究,采用时间自动机和其自动验证工具UPPAAL对其进行建模以及验证,验证结果表明,搭建的移动授权模型能够达到规定的安全要求和功能要求。因此UPPAAL能够对复杂的实时系统进行仿真验证。