RSSP-I、RSSP-II及SAHARA三种安全通信协议实现技术
33RSSPI铁路安全通信协议要点
33RSSPI铁路安全通信协议要点随着信息技术的快速发展，铁路通信系统的安全性越来越受到关注。
为了保障列车运行和乘客的安全，铁路行业制定了一系列的通信协议，其中33RSSPI铁路安全通信协议是其中之一。
本文将介绍该协议的要点。
1. 协议简介33RSSPI（RZD Signal and Power Interface）是俄罗斯铁路通信系统中的一种安全通信协议。
该协议采用串行通信方式，用于在列车车站之间传输控制信息，实现列车的自动运行和控制。
2. 协议结构33RSSPI协议结构分为三个层次，分别是物理层、数据链路层和应用层。
（1）物理层物理层是协议的底层，主要负责将数据以二进制的形式传输。
33RSSPI协议采用串行传输，使用RS-485标准进行通信，数据的传输速率为9600bps。
（2）数据链路层数据链路层是物理层之上的一层，主要负责将数据分组、封装和传输。
33RSSPI协议采用了HDLC（高级数据链路控制）协议，包含了控制字段、信息字段和帧检验序列字段等，以确保数据的正确传输和接收。
（3）应用层应用层是数据链路层之上的一层，主要负责数据的分析和处理。
33RSSPI协议的应用层使用C语言编写，可实现列车的自动行驶和控制。
3. 协议要点33RSSPI协议具有以下要点：（1）安全性高该协议中的数据传输采用了128位加密算法，可以保障通信信息的安全性。
同时，在数据传输过程中还增加了数据缓冲、帧检验等措施，以确保数据的完整性和正确性。
（2）数据传输效率高该协议采用了串行传输方式，能够以较快的速率传输数据，提高了通信的效率。
（3）可靠性高该协议使用了HDLC协议的CRC校验和技术，能够检测并纠正数据传输中的错误，提高了数据传输的可靠性。
（4）实时性好该协议的数据传输速率高，能够实现信息的实时传输，确保列车控制的准确性和稳定性。
4.随着铁路行业的不断发展，33RSSPI铁路安全通信协议在自动化控制和信息安全方面起到了重要作用。
RSSP-II(铁路安全通信协议II)介绍
物理层
传输系统
图例 ：
由本规范指定
从标准规范中引用
超出范围
2020/2/29
CTC/ATS部
8
体系结构 – PDU结构
2020/2/29
CTC/ATS部
9
大纲
1 • RSSP-II简介 2 • RSSP-II体系结构 3 • RSSP-II安全防御矩阵 4 • RSSP-II通信功能模块 5 • RSSP-II安全功能模块
2020/2/29
CTC/ATS部
12
通信功能模块 – ALE层概述
本规范中，两个终端系统均假设为固定的（非移动 的），并且能够与行业标准的高速网络连接。
本规范在冗余适配管理层实体（ALE）中定义了ISO TP2服务与TCP之间的映射关系，该实体通过离散的、 非定长的ALE数据包（ALEPKT），实现端到端的数据 传输。
所有ALEPKT都可以从余下的TCP连接中获得。
2020/2/29
CTC/ATS部
22
ALE – D类服务的通道监测
D类服务中应使用TCP提供的标准生命保持特性 （TCP-KeepAlive）来执行连接与物理链路监测。
双方的TCP实体都应当具备生命保持特性。
当应用程序采用周期发送数据的形式时，不要求TCP 层进行连接监测。
告。
2020/2/29
CTC/ATS部
15
CFM实例
2020/2/29
CTC/ATS部
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对应实体间连接时的协议栈
2020/2/29
CTC/ATS部
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ALE – 服务类别
对于不同的服务质量（在ALE中称为“服务类别”）说明如 下：
RSSP-II(铁路安全通信协议II)介绍
英文全称 Connection Request Connection Confirm Data Transport Disconnect First Authentication Message Second Authentication Message Third Authentication Message Authentication Response Triple DES
物理层
传输系统
图例 ：
由本规范指定
从标准规范中引用
超出范围
2020/2/29
CTC/ATS部
8
体系结构 – PDU结构
2020/2/29
CTC/ATS部
9
大纲
1 • RSSP-II简介 2 • RSSP-II体系结构 3 • RSSP-II安全防御矩阵 4 • RSSP-II通信功能模块 5 • RSSP-II安全功能模块
Layer Entity Communication Function Module
Execution Cycle Message Authentication Safety Layer
Protocol Data Unit Safety Application Intermediate layer
Safety Function Module Sequence Number
Subset-039 Subset-108 RFC0791、RFC2460 RFC0793
ISO/IEC 3309
2020/2/29
CTC/ATS部
4
简介 – 缩略语
简称 ALE
CFM EC MASL PDU SAI SFM SN TCP TTS
英文全称 Adaptation & redundancy management
RSSP-I、RSSP-II及SAHARA三种安全通信协议实现技术
RSSP-I、RSSP-II及SAHARA三种安全通信协议实现技术简介岳朝鹏摘要：本文针对RSSP-I、RSSP-II、SAHARA三种安全通信协议的主要安全通信技术实现机制进行介绍，并对这三种安全协议进行多方面比对，从而便于研发人员可根据具体应用场景选取所需的安全协议或防护技术。
关键词：铁路信号安全通信协议、SAHARA、实现机制、综合比对Abstract：Based on RSSP-I, RSSP-II, SAHARA three kinds of safety communication protocols，the main safety communication technology realization mechanism were introduced, and compare these safety protocols in many aspects, which will be convenient for R& D personnel to select required safety protocol or the protection technology according to the concrete application scene. Keywords: RSSP、SAHARA、Implementation mechanisms、Comprehensive comparison目前，RSSP-I协议广泛运用在我国客运专线列控中心的外围系统接口间，RSSP-II协议广泛运用在无线闭塞中心及临时限速服务器的外围系统接口间，而SAHARA协议主要应用在西门子地铁CBTC系统中。
本文将对RSSP-I、RSSP-II、SAHARA三种安全通信协议的主要安全通信技术实现机制进行介绍，并对这三种安全协议进行多方面比对，从而便于研发人员可根据具体应用场景选取所需的安全协议或防护技术。
铁路通信信号传输安全问题分析
铁路通信信号传输安全问题分析【摘要】随着我国社会经济的快速发展，中国铁路目前正处于“走出去”的时代背景中，随之而来的网络病毒和网络攻击层出不穷，给中国高铁信号系统信息安全带来很大挑战。
本文对铁路通信信号传输安全问题进行了详细探讨、分析，最后对铁路通信信号系统的信息安全防护提出一些建议。
【关键词】通信信号、传输、安全1 引言作为铁路核心技术之一的铁路信号系统集计算机技术、现代控制技术、通信技术于一体，是保障行车安全、提高运输效率的关键技术装备，我国铁路信号系统主要包含列车运行控制系统（CTCS，简称列控系统）、分散自律调度集中（CTC）系统、计算机联锁系统（CBI）以及相应的监测系统，其中前三个系统直接与行车相关联。
由于以往的传统铁路信号系统中的运行速度较低，所以通信信号系统并不能与信息系统相互连接，这些信息都需要借助铁路信号系统来实现远距离的快速传送，二者如果相互独立则不能满足现代铁路信号系统这一需求。
2.铁路通信信号传输技术应用2．1 SDH传输技术SDH传输方式是一种新的数字传输理念。
它可以实现网络管理的效率，实时监测，动态网络维护，不同厂商设备的互通功能，可以大大提高使用率的网络资源，降低管理成本和维护成本，实现灵活、可靠、高效的网络操作和维护，它是当今世界信息传输技术的发展应用热，光网络近年来已被广泛应用于广播电视领域，光传输方案在微波传输，卫星传输，电缆传输和许多其他的方法和优势，占有重要的地位，现已成为节目传输网的主要传输手段。
3．2 WDM传输技术WDM(或DWDM)是在光纤上同时传输不同波长信号的技术。
其主要过程是将各种波长的信号用光发射机发送后，复用在一根光纤上，在节点处再对耦合的信号进行解复用。
WDM(或DWDM)系统在信号的上下上既可以使用ADM、DXC，也可以使用全光的OADM和OXC，WDM(或DWDM)是基于光层上的复用，它和SDH在电层上的复用有着很大的区别。
同时，通过OADM进行光信号的直接上下，无需经过O／E转换，而拥有EDFA的WDM f或DWDM)可以进行较长距离的光传输而不需要光中继。
3-3RSSP-I铁路安全通信协议
铁路信号安全协议-1Railway Sig nal Safety Protocol - I（报批稿）XXXX -XX - XX 发^XXXX -XX - XX 实施布中华人民共和国铁道部发布I类协议规范。
本规范为首次发布，应用于铁路信号安全通信的本规范由北京全路通信信号研究设计院提出并归口。
本规范由北京全路通信信号研究设计院负责起草。
本规范主要起草人：岳朝鹏、叶峰、郭军强1范围本规范规定了铁路信号安全设备之间进行安全相关信息交互的安全层功能结构和协议。
范应与以本规范扩展定义的其它接口规范，共同构成完整的应用规范。
本规范适用于封闭式传输系统，以实现铁路信号安全设备间的安全数据通信。
本安全层规2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
EN-50159-1:2001 Railway applicati ons —Commun icati on, sig nail ing and Process ing systems —Part 1: Safety-related com muni cati on in closed tran smissi on systems 铁道应用：圭寸闭式传输系统中安全通信要求EN-50159-2:2001 Railway applicati ons —Commun icati on, sig nail ing and Process ing systems —Part 2: Safety-related com muni cati on in ope n tran smissi on systems 铁道应用：开放式传输系统中安全通信要求EN-50128:2001 EN-50129:2003 Railway applications —Communications, signalling and processing systems —Software for railway con trol and protect ion systems 铁道应用:铁路控制和防护系统软件Railway applications —Communication, signalling and processing systems —Safety related electronic systems for signalling 铁道应用：安全相关电子系统3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
RSSP-II 铁路信号安全协议word版
铁路信号安全通信协议V0.52008年12月1. 修订历史2. 目录1. 修订历史 .......................................................................................................... 错误！未指定书签。
2.目录 .................................................................................................................. 错误！未指定书签。
3.简介 .................................................................................................................. 错误！未指定书签。
3.1目的及范围....................................................................................... 错误！未指定书签。
3.2参考文献 .......................................................................................... 错误！未指定书签。
3.3术语和定义....................................................................................... 错误！未指定书签。
3.4缩略语 .............................................................................................. 错误！未指定书签。
RSSP-I铁路信号安全通信协议的测试研究
RSSP-I铁路信号安全通信协议的测试研究袁天弋(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)摘要：鉴于RSSP-I铁路安全通信协议在国内高速铁路中的广泛应用，开展RSSP-I安全协议测试方法的研究。
对R S S P-I安全通信协议实现机制进行介绍，提出针对安全通信协议实现的技术要求，详细说明其测试方法。
通过测试方法的研究，便于研发人员可根据具体场景增加相应的防护技术，同时进一步完善RSSP-I铁路安全通信协议的测试方法。
关键词：接口；RSSP-I；安全通信协议；测试方法中图分类号：U285.4 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2020)10-0014-05Research on Test ofRSSP-1 Railway Signal Safety Communication ProtocolYuan Tianyi（CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd, Beijing 100070, China）Abstract: In consideration of the wide application of RSSP-I safety communication protocol in China high-speed railway, the RSSP-I test method is studied. In this paper, the implementation mechanism of RSSP-I is introduced, the technical requirements for RSSP-I is put forward, and the test method of RSSP-I is described. Through study of the test method, R&D personnel can easily add the corresponding protection technology according to the concrete application scenario, and further improve the test method of RSSP-I.Keywords: interface; RSSP-I; safety communication protocol; test methodDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2020.10.0041 概述随着国内高速铁路的十年发展，已全面迈入高铁时代。
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RSSP-I、RSSP-II及SAHARA三种安全通信协议实现技术简介
岳朝鹏
摘要：本文针对RSSP-I、RSSP-II、SAHARA三种安全通信协议的主要安全通信技术实现机制进行介绍，并对这三种安全协议进行多方面比对，从而便于研发人员可根据具体应用场景选取所需的安全协议或防护技术。
关键词：铁路信号安全通信协议、SAHARA、实现机制、综合比对
Abstract：Based on RSSP-I, RSSP-II, SAHARA three kinds of safety communication protocols，the main safety communication technology realization mechanism were introduced, and compare these safety protocols in many aspects, which will be convenient for R& D personnel to select required safety protocol or the protection technology according to the concrete application scene. Keywords: RSSP、SAHARA、Implementation mechanisms、Comprehensive comparison
目前，RSSP-I协议广泛运用在我国客运专线列控中心的外围系统接口间，RSSP-II协议广泛运用在无线闭塞中心及临时限速服务器的外围系统接口间，而SAHARA协议主要应用在西门子地铁CBTC系统中。
本文将对RSSP-I、RSSP-II、SAHARA三种安全通信协议的主要安全通信技术实现机制进行介绍，并对这三种安全协议进行多方面比对，从而便于研发人员可根据具体应用场景选取所需的安全协议或防护技术。
1、RSSP-I安全通信协议
该协议的主要技术特点是时间戳。
时间戳计算采用线性反馈移位寄存器值(LFSR)，以源标识为初始值T(0)=SID, 按通信周期向左移位32位，且若最高位为1时须异或一个时间戳生成多项式作为附加干扰输入。
如下图所示：
图表 1 时间戳技术
当序列号递增时，时间戳随之同步循环步进，与序列号计数器形成相关联的伪随机序列。
为便于理解，可类比日期和周星期，序列号是每日日期，时间戳是周星期，每个日期对应着一个周星期。
两个日期间隔的天数等效于相应周星期的间隔天数。
对于接收方，需同时校验序列号和时间戳的有效性，若任一不匹配，即认为时序有误，需向发送方申请时序校正SSE （类似请求告知2014年1月6日是周几？），当发送方回复时序基准值SSR （应答为周一）后，接收方就可按此周历校正，从而推算后续日期对应的周历。
2、 RSSP-II 安全通信协议
本协议采用以下8种通信原语，涵盖了3种通信交互过程，有关具体协议定义参见《RSSP-II 铁路信号安全通信协议》。
1) 连接建立服务
[1] CONNECT.request ：用户要求建立连接；
[2] CONNECT.indication ：被叫实体收到连接请求后通知被叫用户； [3] CONNECT.response ：应答用户用来接受到实体的连接；
[4] CONNECT.confirm ：主叫实体获得被叫对等实体的响应后向主叫用户报告连接
成功建立。
2) 数据传输服务
[1] DATA.request ：用户用来向对等实体传输应用数据；
[2] DATA.indication ：向用户表示来自对等实体数据已成功接收。
3) 连接释放服务
[1] DISCONNECT.request ：用户强制释放连接；
[2] DISCONNECT.indication ：用来通知用户连接释放。
以下是该协议针对EN50159中通信面对的威胁情形所采用的防护技术：
该协议的主要技术特点之一是时戳偏移估算（可选择TTS 或EC 两种方式之一），本文以基于固定周期的EC 防御技术进行介绍。
设定R = 接收方EC 周期/发送方EC 周期，这样接收
方的每个执行周期都应该更新EC的期望值（Ex）= 当前Ex + R。
而实际值偏差Δ = (Ex –当前周期收到的最后一条消息的EC计数值) 向下取整，如果Δ大于或者等于警报状态，该周期所有接收的消息即认为延时过大而被删除。
该协议的另一主要技术特点是安全码MAC计算。
首先，通信双方需配置认证密钥KMAC，由3组64位数据构成。
再结合双方连接建立的交互过程中互传的一对随机数R A和R B，采用DES算法进行加密，从而根据以下公式计算出会话密钥KsMAC取值。
最后，才可对传输的用户数据按照每64位一组，结合会话密钥KsMAC进行加密计算生成MAC安全码。
计算方法如下：
图表 2 MAC计算示意
3、SAHARA安全通信协议
本协议定义了8种帧类型，涵盖了4种通信交互过程，有关具体协议定义参见《SAHARA 协议》。
1)连接建立过程
连接请求[1]：发起方要求建立连接；
连接响应[2]：应答方回应连接建立完成。
2)数据传输过程
固定间隔T H（即心跳时间），发送方必须要发送一个消息。
当已有用户数据准备好
时，该消息是一个数据消息[3]；否则该消息则是一个心跳消息[4]。
3)连接释放过程
发起方给出断开请求[5]，即可关闭通信连接。
4)数据重传过程
发起方发起重传请求[6]，接收方给出重传响应[7]，随后逐一发送若干需要重传的
数据消息[8]，并最终以心跳消息标识重传结束。
以下是该协议针对EN50159中通信面对的威胁情形所采用的防护技术：
该协议的主要技术特点是数据重传机制，只要序列号不是下一周期增1就判定为丢失，从而触发数据传输过程。
4、综合比对
5、总结
上述3种安全协议设计的大多防护技术是相类似的，只有部分技术不同，可根据具体应用需要采用不同的协议或借鉴其部分技术自制协议。
参考文献
1.运基信号[2010] 267号铁路信号安全通信协议技术规范V1.0
2.ALCATEL*SIEMENS SAHARA Protocol ,Version 2.2
3.EN50159-1 Railway applications Communication, signaling and processing systems- Part1:
Safety related communication in closed transmission systems 2001
4.EN50159-2 Railway applications Communication, signaling and processing systems- Part2:
Safety related communication in open transmission systems 2001。