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CBTC系统中IPSec的研究与设计
| 论文题名： | CBTC系统中IPSec的研究与设计 |
| 关键词： | CBTC系统;IPSec;列车运行控制;数据通信安全性 |
| 摘要： | 基于通信的列车运行控制(CBTC)系统通过车地双向数据通信对列车进行控制和监督，提高了列车的安全性和运输效率。基于IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)以其安装便捷、使用灵活、经济节约、易于扩展等优点，成为CBTC系统中应用最广泛的车地通信方式。同时，无线局域网固有的安全问题也引入了CBTC系统。因此，必须采取相关措施来提高基于IEEE 802.11标准的CBTC系统中数据通信的安全性。 论文首先对CBTC系统中数据通信网络的安全体系及其漏洞进行了详细的分析，提出了采用IPSec机制来提高CBTC系统中数据通信的安全。其次，对IPSec体系中安全关联(SA)、安全协议(认证头AH和封装安全载荷ESP)、相关数据库(安全策略数据库SPD和安全关联数据库SAD)以及密钥交换(IKE)协议作了深入的阐述，同时根据CBTC系统的特点，提出了CBTC系统中IPSec机制的设计方案：在车载系统和地面系统之间采用隧道模式的ESP来提供安全保护，而在地面各个系统之间采用传输模式的AH或ESP来提供安全保护，并详细的说明了数据包处理流程和密钥交换流程。最后，把高级加密标准(AES)引入CBTC系统的IPSec机制中，用来实现IPSec中的加密和认证算法。高级加密标准(AES)是一个对称分组密码算法，将用来取代数据加密标准(DES)，从而成为广泛使用的新型数据加密标准。它设计简单、需要的内存空间少、在所有平台上运行良好而且可以有效抵抗目前已知的所有攻击，因此，在IPSec机制中采用高级加密标准(AES)实现加密和认证算法是一种趋势。文中采用了FPGA来完成AES算法的设计，对整体方案和各个模块进行了详细的描述和仿真分析，并对实际电路板进行了测试分析，验证了设计方案的正确性。 IPSec机制能为通信网络中IP数据包提供访问控制、完整性检测、身份认证、数据加密和抗重放攻击等安全服务，整体上提高了数据通信的安全，而且其开发周期短、成本低、易于扩展。因此，在CBTC系统中采用IPSec机制来提高的数据通信安全是一个很好的选择。 |
| 作者： | 杨鹏翼 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 穆建成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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