作為CTCS-3級列車控制系統(tǒng)中信號安全通信的核心協(xié)議,RSSP-Ⅱ協(xié)議對高鐵的安全運營起到了至關(guān)重要的作用。本文在分析RSSP-Ⅱ鐵路信號安全協(xié)議的基礎(chǔ)之上,通過研究分析認(rèn)為RSSP-Ⅱ中消息認(rèn)證碼算法底層加密算法的安全性有待提高。首先,隨著計算機(jī)處理能力的不斷增強(qiáng),密鑰長度僅有56bit的DES算法不再被認(rèn)為是安全的。例如在1998年7月,DES被當(dāng)時名為EFF的團(tuán)隊宣布破解。其次,目前消息認(rèn)證碼算法底層使用的加密算法是TDES算法,它是DES算法的一個更安全的變形,密鑰K₁、K₂和K₃決定了TDES算法的安全性,但是TDES算法中的明文長度依舊是64位,就安全性和效率而言,明文分組長度與密鑰長度的增長不相匹配。圍繞該問題,本文提出了針對性的改進(jìn)方案,為列控系統(tǒng)信號傳輸提供更高的安全保障。首先,鑒于高級加密標(biāo)準(zhǔn)AES算法在安全性和效率等方面均有突出表現(xiàn),本文的創(chuàng)新點在于將高級加密標(biāo)準(zhǔn)AES算法引入到了RSSP中的消息認(rèn)證碼算法中并通過FPGA實現(xiàn),從而提高RSSP-Ⅱ中消息認(rèn)證碼算法的安全性。本文對改進(jìn)的基于AES的... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 論文研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
2 信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
    2.1 開放式傳輸系統(tǒng)簡介
    2.2 RSSP-Ⅱ安全通信協(xié)議簡介
    2.3 消息認(rèn)證碼算法概述
    2.4 AES算法原理
    2.5 目前RSSP-Ⅱ協(xié)議存在的問題
    2.6 本章小結(jié)
3 RSSP-Ⅱ中消息認(rèn)證碼算法的改進(jìn)及優(yōu)化
    3.1 改進(jìn)的基于AES算法的MASL-AES-MAC算法
        3.1.1 AES算法的硬件設(shè)計
        3.1.2 改進(jìn)的基于AES算法的MASL-AES-MAC算法設(shè)計
    3.2 對改進(jìn)的MASL-AES-MAC算法的優(yōu)化設(shè)計
        3.2.1 輪代換模塊的優(yōu)化
        3.2.2 密鑰擴(kuò)展模塊的優(yōu)化
    3.3 本章小結(jié)
4 改進(jìn)RSSP-Ⅱ協(xié)議的形式化建模及安全性分析
    4.1 形式化分析方法概述
    4.2 模型檢測工具Casper/FDR
    4.3 基于AES算法的RSSP-Ⅱ協(xié)議的安全性分析驗證
        4.3.1 改進(jìn)協(xié)議中消息認(rèn)證碼算法安全性的理論分析
        4.3.2 改進(jìn)協(xié)議的安全性驗證分析
    4.4 本章小結(jié)
5 消息認(rèn)證碼算法的功能仿真和性能分析
    5.1 開發(fā)環(huán)境簡介
    5.2 測試向量的選取
    5.3 功能模塊仿真
        5.3.1 S盒模塊仿真
        5.3.2 M盒模塊仿真
        5.3.3 輪密鑰擴(kuò)展模塊仿真
        5.3.4 算法整體功能仿真
    5.4 實驗評價標(biāo)準(zhǔn)
    5.5 性能分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A
附錄B
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FPGA的有限域NTT算法設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 謝星,孫玲,黃新明,韓賽飛.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2020(09)
[2]RSSP-Ⅱ鐵路信號安全通信協(xié)議的安全性分析[J]. 郭偉,閆連山,王小敏,陳建譯,李賽飛.  鐵道學(xué)報. 2016(08)
[3]高速鐵路信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全與統(tǒng)一管控[J]. 李賽飛,閆連山,郭偉,郭進(jìn),陳建譯,潘煒,方旭明.  西南交通大學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[4]Ⅰ型鐵路信號安全協(xié)議的消息時效性防護(hù)機(jī)制[J]. 臧永立,楊霓霏,盧佩玲,王浩.  中國鐵道科學(xué). 2015(02)
[5]鐵路信號安全通信協(xié)議中的MAC改進(jìn)算法[J]. 張元玲,徐中偉,萬勇兵,夏志翔.  計算機(jī)工程. 2012(03)

博士論文
[1]安全苛求通信系統(tǒng)的形式化建模及驗證[D]. 鄭長宗.中國鐵道科學(xué)研究院 2011
[2]安全協(xié)議形式化分析中認(rèn)證測試方法的研究[D]. 劉家芬.電子科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于認(rèn)證加密機(jī)制的列控信號安全通信協(xié)議研究[D]. 代新月.西南交通大學(xué) 2019
[2]基于3DES算法的電子鎖安全性研究[D]. 張彥峰.華中科技大學(xué) 2019
[3]基于AES算法的車載安全CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP設(shè)計[D]. 蔣繼強(qiáng).湖南師范大學(xué) 2019
[4]面向分組密碼算法可重構(gòu)架構(gòu)的抗功耗攻擊研究[D]. 陳圣華.東南大學(xué) 2018
[5]鐵路信號安全通信協(xié)議RSSP-Ⅱ研究及核心算法的FPGA實現(xiàn)[D]. 張啟鶴.西南交通大學(xué) 2018
[6]基于FPGA的AES算法硬件實現(xiàn)優(yōu)化及其系統(tǒng)設(shè)計[D]. 王佳.深圳大學(xué) 2017
[7]基于狀態(tài)空間的CTCS-3級列控車載設(shè)備實時可靠性研究[D]. 李詩薇.北京交通大學(xué) 2017
[8]RSSP-2協(xié)議安全性建模及鐵路信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全性分析[D]. 和晟姣.北京交通大學(xué) 2016
[9]RSSP-Ⅱ安全通信協(xié)議在CBTC的應(yīng)用研究[D]. 南迪.北京交通大學(xué) 2015
[10]一種基于DES和RSA算法的混合加密算法[D]. 陳僑川.云南大學(xué) 2015



本文編號：3176002