下一代高速铁路LTE-R时间同步网协议脆弱性分析

作     者：陈永 詹芝贤 刘雯 CHEN Yong;ZHAN Zhixian;LIU Wen

作者机构：兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2023年第45卷第1期

页      面：63-74页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61963023,61841303) 兰州交通大学基础研究拔尖人才项目(2023TC36)。 

主　　题：时间同步 下一代高速铁路无线通信系统 精确时钟协议 随机Petri网 脆弱性分析 

摘      要：铁路无线通信系统时间同步网络,是保障行车安全和提高铁路运营效率的重要基础。针对下一代高速铁路LTE-R自身全IP化架构在使用精确时钟PTP时间同步协议过程中易受到ARP攻击的问题,提出基于随机Petri网(SPN)的LTE-R时间同步网协议脆弱性分析方法。建立了ARP攻击状态下LTE-R时间同步网协议脆弱性分析SPN模型;通过马尔科夫链同构的方法,得到ARP攻击下LTE-R三级时钟节点实施速率与PTP协议同步正常、异常之间的关系曲线;定量得到了影响LTE-R时间同步网协议脆弱性的关键因素。研究结果为GSM-R时间同步网络向LTE-R安全演进提供了一定的理论参考依据。