[發(fā)明專利]一種鐵路信號系統(tǒng)安全通信連接動態(tài)切換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011155447.8
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112455496B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 宋鵬飛;張琦;趙宏濤;王濤;張濤;桂樂芹;周曉昭;白利潔;曹楨;苗長俊;張海峰;李濤;楊濤;宋孝燕;唐彬;張海林;劉文博;周宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司;北京華鐵信息技術有限公司;北京銳馳國鐵智能運輸系統(tǒng)工程技術有限公司
• 主分類號: H04L1/22
• 分類號: H04L1/22;B61L7/08
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;韓珂

1.一種鐵路信號系統(tǒng)安全通信連接動態(tài)切換方法，其特征在于，包括：

CTC接口主機與SIL4設備建立安全通信連接傳輸應用數(shù)據(jù)，之后CTC接口主機將安全連接的狀態(tài)按照分層管理的思想，逐層提煉出關鍵的有限狀態(tài)機標識符以及相應的狀態(tài)字數(shù)據(jù)，組成帶時間戳的安全狀態(tài)同步數(shù)據(jù)，并傳輸給CTC接口備機；

CTC接口備機接收帶時間戳的安全狀態(tài)同步數(shù)據(jù)后，依照時間戳及數(shù)據(jù)內(nèi)容將本地安全連接的各個分層按照由低到高逐層同步，使CTC接口備機形成一個偽安全連接狀態(tài)，同時，CTC接口備機在此基礎上處理從SIL4設備接收到的數(shù)據(jù)，利用接收的數(shù)據(jù)對偽安全連接狀態(tài)進行輔助性校驗；

當CTC接口機主備切換時，原CTC接口主機作為新的CTC接口備機，自動降為偽安全連接狀態(tài)，原CTC接口備機作為新的CTC接口主機，在偽全連接的基礎上，主動觸發(fā)校準機制，向SIL4系統(tǒng)發(fā)送安全連接的校準信息，對安全連接進行重新校準，從而實現(xiàn)CTC接口主備機安全層的無縫切換；

CTC接口主機及備機、以及SIL4設備的主機的層次對等建立結(jié)構(gòu)完全相同，從低至高依次為：適配及冗余管理層ALE、消息安全鑒定層MASL、安全應用中間子層SAI、以及應用層；

CTC接口備機由低到高逐層同步的過程包括：

適配及冗余管理層同步，包括：CTC接口備機按照接收帶時間戳的安全狀態(tài)同步數(shù)據(jù)，更新CTC接口備機的適配及冗余管理層的數(shù)據(jù)包序號相關標志，同時對收到的來自SIL4設備的數(shù)據(jù)進行處理；數(shù)據(jù)處理時，只處理SIL4設備的適配及冗余管理層發(fā)來的ALE層數(shù)據(jù)包DT與中斷消息DI；其中，對中斷消息DI按照正常邏輯處理，對每一條通道單獨處理，自上而下的對安全連接中斷重連；對ALE層數(shù)據(jù)包DT，按照不同的網(wǎng)段、以及對端SIL4設備的主備機狀態(tài)，逐條通道進行處理，同步檢查本地適配及冗余管理層的收到數(shù)據(jù)序號與CTC接口主機同步是否一致；對CTC接口主機同步來的SN大于收到的來自SIL4設備的SN時，拋棄收到的數(shù)據(jù)，以CTC接口主機同步來的序號為準；對CTC接口主機同步來的SN小于等于本地的SN時，且在設定閾值范圍時，以本地的SN為準，以相應SN進行適配及冗余管理層層邏輯檢查，檢查通過后轉(zhuǎn)至消息安全鑒定層由它進行繼續(xù)上一層的輔助校驗；

消息安全鑒定層同步，包括：CTC接口備機的消息安全鑒定層的有限狀態(tài)機按照CTC接口主機的消息安全鑒定層有限狀態(tài)機進行同步，對自身適配及冗余管理層接收的數(shù)據(jù)，仍維持原有的安全策略檢查，通過后，以相應數(shù)據(jù)對消息安全鑒定層的有限狀態(tài)機進行輔助校核，維持相應有限狀態(tài)機的持續(xù)運轉(zhuǎn)；

安全應用中間子層同步，包括：利用CTC接口主機的安全狀態(tài)同步數(shù)據(jù)，對EC相關數(shù)據(jù)進行同步：EC計數(shù)值的所有標志位，按照安全狀態(tài)同步數(shù)據(jù)中的時鐘戳進行同步；對安全應用中間子層的狀態(tài)機進行同步：按照CTC接口主機的有限狀態(tài)機進行同步，保持相同的有限狀態(tài)機狀態(tài)；對傳輸延遲檢查是否開啟及狀態(tài)等進行同步：按照CTC接口主機的當前設置狀態(tài)進行同步設置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路信號系統(tǒng)安全通信連接動態(tài)切換方法，其特征在于，所述CTC接口主機及備機與SIL4設備通過RSSP-II安全協(xié)議進行通信，雙方之間的安全通信連接在建立時采用分層方式，上一層的狀態(tài)依賴下一層狀態(tài)的建成及維持，下一層的狀態(tài)需要上一層去驅(qū)動觸發(fā)；其中，CTC接口主機及備機、以及SIL4設備的主機及備機均通過多條TCP通道與各自的適配及冗余管理層連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵路信號系統(tǒng)安全通信連接動態(tài)切換方法，其特征在于，所述適配及冗余管理層收發(fā)的數(shù)據(jù)類型包括：發(fā)起方申請AU1、應答方反饋AU2、ALE層數(shù)據(jù)包DT、中斷消息DI；ALE層對接收到的數(shù)據(jù)進行初步的包類型判斷、序號檢查、及ID判斷，并形成相應的服務原語，每一個服務原語有不同的類型，封裝了不同類型的數(shù)據(jù)，送往消息安全鑒定層處理，由消息安全鑒定層L層進行判斷繼續(xù)處理；

對外要發(fā)送的數(shù)據(jù)是由消息安全鑒定層驅(qū)動發(fā)出；安全連接初次啟動時，CTC接口主機的消息安全鑒定層會要求適配及冗余管理層主動發(fā)送AU1申請建立安全連接；

當適配及冗余管理層會多條TCP通道均收到相同的數(shù)據(jù)時，進行序號冗余檢查，依據(jù)序號處理最新的數(shù)據(jù)，其他序號相同或序號不合法的冗余數(shù)據(jù)拋棄不處理。