余志浩

城市轨道交通基于通信的列车控制系统（CBTC）,是信息物理系统（CPS）在安全关键领域的典型应用之一。该系统信号传输部分的安全性（包括信号本身的真实性、完整性、实时性及信息安全）一直是行业内比较关注的问题。本文将对CBTC系统信号传输部分的安全性进行剖析,对相关安全需求进行阐述,以分析其信号传输部分是否安全,是否能够在所要求的安全级别下防范住相应的环境干扰、传输设备影响,以及人为的有意或无意的入侵或破坏。

本文将CBTC系统信号传输部分单独作为一个子系统进行分析,称之为传输系统。对该传输系统,按照层次位置划分,将从板间传输系统开始,逐步上升至子架间、柜间传输系统,每一层级上采用故障树（FTA）定性分析方式。本文未进行详细的板内传输系统（如片总线、片内总线、系统总线等）分析,但提供了一种板内传输系统的安全保证策略。

1 传输系统分类

每个安全关键系统都会按照各自的安全相关硬件需求搭建不同的硬件架构,并进行相应的功能模块划分,如图1所示的系统架构。本文主要将主板分为内核、自检/监督单元、接口等模块,它们共同组成一个计算组件（CE）,如图1中的计算组件A。2个计算组件构成一个逻辑意义上的计算节点（CN）,节点内2个组件之间存在数据交互；计算节点与外围设备存在数据交互。计算节点和外围设备构成子系统,子系统之间也存在数据交互。

图1 系统架构

本文定义,计算节点内2个组件之间的信号交换为板间通信；……