面向控制网络协议安全隔离平台的设计与实现

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1、国内图书分类号：TP393国际图书分类号：004西南交通大学研究生学位论文年级二零一一级姓名孙政申请学位级别工学硕士专业通信与信息系统指导老师闰连山教授二零一四年五月密级：公开^Y一-cH一厶且王一置l口闸一盯¨br一全一现一塞窭边皇耋I逍鳖遮网一“¨1一壬悟一控直面一ClassifiedIndex：TP393U．D．C：004SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNANDIⅣⅢLEMENTATIONOFSEC删TYENHANCEMENTPLATFORMFORCONTROLNETWORKSGrade：201

2、1Candidate：SunZhengAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：CommunicationandInformationSystemSupervisor：Prof．LianshanYanMay．2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1

3、．保密口，在年解密后适用本授权书；2。不保藿争z么用本授权书。(请在以上方框内打“√”)靴做储秒指导老师签名：。日期：30"／．1-．≯日期：爰。。妒。乡，幻西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．针对铁路信号控制网络特点和安全要求设计了一款基于IxC／OS．Ⅱ面向铁路控制网络协议安全的隔离平台。2．完成了综合控制网络协议安全隔离平台的相关硬件设计，包括系统原理图和PCB设计、机箱设计、嵌入式实时系统ttC／OS．II的移植和系统任务级程序的设计，以及多道程序中看门狗技术的实现。3．共同完成系统调试与性能测试，实验结果

4、表明综合控制网络协议安全隔离平台不但能很好保证通信实时性，还具有较高的系统吞吐量。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名巾、劢及日期：a口ry．主．弓D西南交通大学硕士研究生学位论文第l页捅要随着网络信息技术的飞速发展，计算机控制的网络在铁路行业中呈现出巨大需求。通过网络，分散在各处的列车控制系统被联系在一起，它们之间

5、共享程序、数据、文档等各种资源，进行协同控制，大大提升了工作效率。计算机网络在方便铁路信号控制系统的同时也因自身存在的开放性、连通性和共享性等特征使得铁路控制网络中隐藏着各种各样的安全风险。铁路信号控制网络隶属于铁路运输网，是以普通计算机网络为基础的工业控制专网，其网络地理跨度大、子网多、结构相对复杂，实时性要求高，一旦病毒或攻击入侵则会造成不可估量的损失或灾难性后果，为此铁路信号控制网络对网络安全提出了全新的要求。在上述背景下，论文首先分析了我国铁路信号控制网络的发展现状和所面临的安全问题，阐述了这些安全威胁的严重性和防护技术的局限性，进而针对铁路信号控制网络的特点

6、提出了一种网络安全防护方案，设计了基于pc／os-II面向铁路控制网络安全协议的隔离平台，包括该平台的硬件电路设计和嵌入式IJC／OS—II系统的移植与相关程序的编写。最后，介绍了所述安全隔离平台的整体性能与测试方法。综合控制网络协议安全隔离平台采用DUAL．MCU(LPC3250)+DUAL．PORTSTATICRAM的系统构架，集成了以太网、CAN、PROFIBUS、422以及232等网络协议标准和现场总线技术，有助于铁路信号控制系统的终端加固和边界防护。通过大量的模拟测试与仿真验证，结果表明，该平台不但能较好地保证通信的实时性，还有较高的系统吞吐量，为提高铁路信

7、号控制网络安全提供参考。关键词：pC／OS-II；控制网络；通信协议；铁路信号西南交通大学硕士研究生学位论文第lI页AbstractWiththerapiddevelopmentofnetworkinformationtechnology,computercontrolnetworkarewidelyrequiredinrailwayindustry．ThenetworkmakesthescatteredtraincontrolsystemtogetherandisusedtosharekindsofresouIv：eSsuchasprograms，