收藏 分享(赏)

文献调研报告模板.doc

上传人:精品资料 文档编号:9221683 上传时间:2019-07-30 格式:DOC 页数:7 大小:113.50KB
下载 相关 举报
文献调研报告模板.doc_第1页
第1页 / 共7页
文献调研报告模板.doc_第2页
第2页 / 共7页
文献调研报告模板.doc_第3页
第3页 / 共7页
文献调研报告模板.doc_第4页
第4页 / 共7页
文献调研报告模板.doc_第5页
第5页 / 共7页
点击查看更多>>
资源描述

1、Comment XJ1: 对本次调研任务的具体说明Comment XJ2: 对重点文献的说明- 0 -安全关键系统通信协议调研报告(2015.4.12)1 调研题目安全关键系统通信协议的建模与分析2 任务说明1) 查阅国外的相关文献;2) 补充通信协议中的具体网络;3) 阅读标准 EN50159;3 关键字检索词:CBTC;安全关键系统;安全通信协议;EN50159 ;safety communication protocol检索策略:无线*通信;总线*通信;以太网*通信;CBTC*communication protocol;safety*protocol;verification/ tes

2、t/ model / simulation / design / analysis *(safety) communication protocol; 4 检索范围中国知网 http:/ http:/ of science(SCIE) http:/ http:/ieeexplore.ieee.org/Xplore/home.jspSpringer LINK http:/ ScienceDirect(SDOL) http:/ 主要的检索文献1 BS EN50159 Railway applicationsCommunication, signaling and processing system

3、s- Safety- related communication in transmission systemsS.2 安全通信与安全通信标准 EN50159J. 铁路通信信号工程技术,2014.3 Performance evaluation and verification of communication protocol for railway signaling systems J. Computer Standards 在管理上,支持信道的扫描、数据请求、关联等功能。网络层支持网络的建立、加入、离开、网络地址分配等网络管理功能,支持网络数据的单播及广播服务等数据服务功能。网络层的路

4、由管理支持多对一、分级路由、最小路由成本等路由策略。本文在以射频芯片 CC2531为核心硬件平台上,进行了协议栈的性能指标测试 :MAC层主要进行链路的数据传输吞吐量与丢帧率等性能指标的测试; 网络层主要进行自组织网络能力、路由算法反应能力、端对端网络时延及传输成功率等性能指标的测试。7 调研结果分析7.1 国外相关研究1 Development of verification and conformance testing tools for a railway signaling commun- ication protocolJ. Computer Standards 2)传输系统的特点

5、已知,媒介已知或固定 ;3)只允许经过批准的访问。开放式传输系统的特点为:1)依据既定流程读取、存储、处理或重新传输用户数据的元素是用户未知的;用户的数量一般是未知的,安全相关的和非安全相关的,以及和铁路应用不相关的设备都可连接到该传输系统中;2)传输介质的传输特性和磁化率所受外部环境的影响是未知的;3)网络控制和管理系统能够通过该传输系统两端的任何一种或多于一种类型的传输介质,按照用户未知的程序发送( 动态重新发送) 消息;4)未知的其他传输系统中的用户能够以未知的形式发送未知量的信息。EN50159-1 标准提出了系统为了满足功能完整性,所应该采取的保护措施和手段。提出了为满足安全完整性、

6、安全相关设备之间通信和通信链路所需的安全性、安全,所应该满足的安全要求。该标准还提出对系统安全代码的要求。EN50159-2 标准中还指出了传输系统可能遭受的威胁以及防御措施。标准中建议运用序列号、时间戳、源地址和目的地址标识、超时防护、反馈消息、身份鉴别以及加密技术,来防御遇到的威胁。提出了对传输系统的消息防护要求(包括通用要求、特定防护等) 。在附录部分,该标准给出了使用安全代码和加密技术的注意事项和应用建议。总得来说,EN50159 标准化铁路信号安全相关通信功能与技术规范,对安全相关系统的设计具有指导意义。EN50159 标准制定了系统传输过程中的威胁与防御手段,提出在安全相关设备之间

7、进行信息交换、消息传递的过程中,需要进行安全编码、安全传输以及安全校验等安全相关通信过程。安全通信在系统结构上,就是将安全编码与解码的安全层插入到传输层与应用层之间。安全设备之间传递的用户报文由应用层传递给安全层进行安全编码,将生成的安全报文通过传输层传输; 接收端接收到报文,也要通过安全层解码、校验后过滤后才被采用。而在 EN50159:2010 中阐述的安全通信参考架构即为在应用层与传输系统间建立安全层。标准中将传输系统带来的安全隐患总结为潜在的报文错误,安全层的建立应能有效防御报文错误,为安全相关数据的传输提供保障。具体到安全层采取的安全措施则取决于传输系统的类型。用户数据首先经安全层处

8、理,生成安全层数据报文后再经由传输系统发送。从传输系统接收到的信息也先经过安全层过滤再被采用。从逻辑角度讲,安全层对应用层、传输系统是透明的,无论传输系统釆用何种结构及协议栈,安全相关数据都能在安全层的保护下抵达目的地。7.3 通信协议中的网络(1)现场总线(field bus)现场总线是指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站的通讯系统。现场总线是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通讯网络,遵循 ISO 的 OSI 开放系统互连参考模型的全部或部分通讯协议。目前已经开发出有 40 多种现场总线,它们分别应用在不同的行业领域。较流行的有 5- 5 -种

9、,分别是 FF、Profitbus 、HART、CAN 和 LonWorks。尽管目前有多种可用的现场总线,但其并没有被广泛的应用于安全关键系统中,因其开发过程中并没有融入安全的设计理念,而是在实现完成后,再去推到其设计的安全性。作为一种涌现特征,安全性不可能在系统部署之后被添加进去,它必须贯穿于系统的整个开发过程中。因此若要将现场总线应用于安全关键系统,应将安全管理概念贯穿于协议设计开发和验证过程中,从过程中保证与安全标准的兼容性以提高系统的安全置信度。工业用现场总线的拓扑方式主要有总线型、星型、环型、树型等,不同的组网方式有各自不同的优缺点。其中星型拓扑结构中所有的通信节点都连接在一个中心

10、设备上,删除或移动某个节点都比较方便,某个节点发生故障, 不会影响到整个网络,中心节点是整个网络的关键, 要求具有很高的可靠性和安全性。(2)工业以太网现场总线技术诞生后,实时通信网络技术被广泛的用于工业控制领域,如上面内容所示,有 40 多种不同的现场总线应用在不同的行业领域。与此同时,工业以太网成为现场总线研究和应用的新热点,并涌现了大量的工业以太网实时通信协议应用于工业控制领域。虽然相比于现场总线技术,以太网具有普遍性,低成本,高带宽等特性。但是同时传统以太网是一种非确定性、非实时性的网络系统,会造成数据传输的不确定性,无法满足安全关键系统信息传输对于网络的高实时性和确定性的要求。同时最

11、初以太网的设计也没有考- 6 -虑到安全关键系统工业现场的特殊应用环境,也无法保证通信网络的可靠性和稳定性。为了满足实时性和稳定性要求,同时降低成本,部分实时通信协议对 OSI 参考模型进行了优化,只剩下物理层,数据链路层和应用层。在物理层和应用层的制定上实时通信协议都比较灵活,而对数据链路层的制定相对严格,因为介质访问控制层(MAC 层) 的特征直接与通信协议的实时能力相关。目前在实时通信协议中使用的 MAC 层协议有基于载波监听多路访问(Carrier SenseMultiple Aeees,简称 CSMA)方式 ,令牌坏/令牌总线,minislotting,和时分复用访问(Time Di

12、vision Multiple Access,简称为 TDMA)方式,基于每一种访问控制方式都产生了大量实际应用的实时协议。(3)无线传感器网络无线传感器网络由具有通信协议转换功能的网关节点和大量运行着同一系统平台的传感器节点组成。传感器节点具有受限的能量、存储及处理能力弱、较短的通信距离等特点 ,并集成了简单的数据采集与处理、无线通信、路由转发等多种功能。无线传感器网络技术应用前景非常广阔,并已广泛应用于诸多领域。无线传感器网络中的通信协议栈属于网络底层关键技术之一,是使得传感器网络应用能够进行交互的关键所在。它直接影响到无线传感器网络的能量消耗、时延与系统的运行效率。传感器与应用程序之间,

13、传感器节点之间的通信都需要通信协议支持。传感器网络的通信协议体系结构是按功能划分为物理层、数据链路层、网络层、传输层。有别于传统网络,无线传感器网络的通信协议要保证传感器节点既要能自组织形成网络,又要在运行当中能够进行自我控制和管理,使其工作在一个高效的状态。目前业界并没有制定针对无线传感网络的通信协议标准规范。IEEE802.15.4 标准由于其低功耗, 低成本 ,短距离通信等特点与无线传感器网络特性非常类似,从而被业界视为无线传感器网络事实上的标准。而在 IEEE802.15.4 标准基础上发展而来 ZigBee 技术也被广泛应用在无线传感器网络应用当中。IEEE802.15.4 标准主要

14、致力于低速无线个人局域网,制定了物理层及媒体访问控制层(MAC)规范。ZigBee 联盟在其基础上,制定了网络层和应用支持子层规范。8 调研结论:(1)标准 EN50159 只关注了在安全相关系统中借助于非安全设计的通信系统的安全信息传输过程中所设计的安全问题。它归纳了与通信相关的安全需求,列举了在通信系统中常见的可能存在的安全危害,推荐了一系列的防御方法。标准并未对安全通信协议有明确的规定。(2)国外专门针对安全关键系统的安全通信协议前期的设计、分析、建模等不是太多(较相关英文文献多为国内研究学者发表) ,而针对协议验证的研究相对多一些。较常研究的通信协议应用背景一般有铁路交通系统、航空系统、核工业系统等。在协议验证这块,采用形式化验证(采用某种规范来描述协议)和仿真结合的方式比较多。(3)通信协议的网络具有代表性的有现场总线、工业以太网、无线传感器网络等。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 企业管理 > 管理学资料

本站链接:文库   一言   我酷   合作


客服QQ:2549714901微博号:道客多多官方知乎号:道客多多

经营许可证编号: 粤ICP备2021046453号世界地图

道客多多©版权所有2020-2025营业执照举报