郭 伟，闫连山，王小敏，陈建译，李赛飞

(1.西南交通大学 信息科学与技术学院，四川 成都 610031；2.广州铁路(集团)公司 电务处，广东 广州 510088)

中国列车控制系统第三级CTCS-3 (Chinese Train Control System of Level 3)是我国针对300 km/h及以上速度的客运专线所规划和制定的列控技术标准体系。有别于以往局限在专网内部的传输方式，CTCS-3级列控系统是以无线闭塞中心RBC (Radio Blocking Center)生成相应的列车行车许可命令，通过GSM-R(GSM for Railway)传送至列车，并以此控制列车运行，因此对数据传输的安全性有极高要求。作为面向铁路应用的专用移动通信系统，GSM-R的安全机制完全继承自公网GSM系统，而后者在实际使用中已经暴露出了诸多安全缺陷，无法满足列控系统信号安全通信的需求[1-2]。为此，我国参考欧洲列车控制系统ETCS (Europe Train Control System)系列规范[3-5]，于2008年制定了《CTCS-3级列控系统规范：铁路信号安全通信协议-Ⅱ》(RSSP-Ⅱ，Railway Signal Safety Protocol-Ⅱ)[6]及其配套子协议[7]，规定了信号安全设备之间通过开放式网络进行安全相关信息交互的功能结构和协议。RSSP-Ⅱ协议的层次如图1所示，其中消息鉴定安全层和安全应用中间子层被用于提供安全服务。

消息鉴定安全层MASL (Message Authentication Safety Layer)的主要功能是为通信报文附加消息鉴别码MAC (Message Authentication Code)，从而实现对通信报文的数据源鉴别及完整性保护，防范可能的伪造和篡改。MASL层所采用的MAC方案(以下简称为MASL-MAC)是基于ISO/IEC 9797-1标准[8]所给出的CBC-MAC建议方案3(通常称为ANSI Retail MAC)改进而来，底层分组密码为DES算法。安全应用中间子层SAI (Safe Application Intermediate sub_layer)的主要功能是为通信数据包添加序列号SN(Sequence Number)、执行周期EC(Execution Cycle)计数器或三重时间戳TTS(Triple Time Stamp)校验标志符，防范对通信数据包的重复、乱序、插入、删除和延迟。……