组链 接方式对报文 加解密 ，并将其运 用到 ＣＴ 一 ＣＳ３列控系统 临时限速 服务器测试平 台的 Ｒ Ｓ —Ｉ Ｓ ＰＩ仿真测试 中。结果表 明，改进算法能够克 服原 算法 存在的弱密钥 、半弱密钥等 安全 隐患 ，具有 更强 的安全性与实时性 。
关健诃 ：铁路信 号安全通信协议 Ｉ；数据加密标准 ；高级加密标准 ；密文分组链接 ；消息验证码 Ｉ
中圈 分类号： Ｐ９ Ｔ３３
铁路信 号安 全通信协 议 中的 ＭＡＣ 改进算 法
张元 玲 ，徐 中伟 ，万勇 兵，夏 志翔
（ 同济大 学电子与信息工程学院 ，上海 ２ １ ０ ） ０ ８４
摘
要：改进铁路信号 安全通信协议 ＩＲ Ｓ—） Ｉ Ｓ ＰＩ 中的 Ｅ （ Ｉ Ｒ层消息验 证码（ Ｃ算法 ，将高级加密标准作为 ＭＡ 的核 心算法 ，使用密文分 ＭＡ ） Ｃ
第３ ８卷 第 ３期
、０ ＿８ ，ｌ３ Ｎｏ３ ．
计
算
机
工
程
２１ ０ ２年 ２月
Ｆｅ ｒ ｒ ２０１ ｂ ｕａ ｙ ２
Ｃｏｍｐｕ ｅ ｇｉ ｅ ｒｎｇ ｔｒＥｎ ｎ ｅ ｉ
・ 工程 应用 技 术与 实现 ・
文章编号： ００－４８０２ ３＿２６＿３ 文献标识码： １ｏ＿ ２（ ｌｏ＿ ４＿０ ＿３ ２ ）＿０ Ａ
ｉ ｒｖ ｄ ＭＡ ｌｏ ｉ ｍ ｓ ｇ Ａｄ ａ ｃ ｄ Ｅ ｃｙ ｔ ｎ Ｓａ ｄ ｒ （ Ｅ ）ａ ｏｅ ａ ｏｉ ｍ ｎ ｐ ｅ ｏ ｋ Ｃｈ ｎ ｎ （ ＢＣ ｓ ｅ ｃｙ ｔ ｎ ａ ｄ ｍｐｏ ｅ Ｃ ａｇ ｒ ｈ ｔ ｕ ｉ ｖ ｎ ｅ ｎ ｒ ｐｉ ｔｎ ａｄ Ａ Ｓ ｓ ｃ ｒ ｌ ｒ ｎ ｏ ｇ ｔ ａ ｄ Ｃｉｈ ｒＢｌｃ ａ ｉｇ Ｃ ）ａ ｎ ｒｐ ｉ ｈ ｉ ｏ ｎ
Ｉ ｐ ｏ ｅ ＡＣ ｇ ｒ ｔ ｍ ｍ ｒ ｖ ｄＭ Ａｌ ｏ ｉｈ ｉ ｉ ｙ Ｓ ｇ ａ ａ ｅ ｙ Ｃｏ ｍ ｕ ｉ ａ ｉ ｎ Ｐｒ ｔ ｃ ｌ ｎ Ｒａ ｌ ｗａ ｉ ｎ ｌ ｆ ｔ ｍ Ｓ ｎ ｃ ｔ ｏ ｏ ｏ ｏ
ＺＨＡＮＧ ａ － ｎ ， Ｙｕ ｎ ｌ ｇ ＸＵ ｏ ｇ ｗｅ ， ＡＮ ｏ ｇ ｂ ｎ ， Ａ ｉ ｉ ｎ ｉ Ｚｈ ｎ － ｉ Ｗ Ｙ ｎ － ｉ ｇ ＸＩ Ｚｈ － ａ ｇ ｘ
ｒ ａ — ｍｅｃ ｍｐ ｒ ｄ ｅ ｌｔ ｉ ｏ ａｅ ．
［ ｙｗｏ ｄ ］Ｒ ｉ ｙＳｇ ａ Ｓｆｔ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ａｌ ｉｎｌ ａｅｙＣ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎＰｏｏ ｏ （ Ｓ 一 ）Ｄａ ｎｒｐｉｎＳ ｎ ａｄＤＥ ）Ａｄ ａ ｃｄＥ ｃｙ ｔ ｎＳａｄ ｒ（ Ｓ； ｗａ ｎｃｉ ｒｔｃ ｌＩ ａｏ Ｉ ＲＳ Ｐ Ⅱ ： ｔ Ｅ ｃｙ ｔ ｔ ｄ （ Ｓ； ｖ ｎｅ ｎｒｐｉ ｔ ａｄＡＥ ） ａ ｏ ａ ｒ ｏ ｎ
Ｃ ｐ ｅ ｏ ｋ Ｃ ａｎｎ （ Ｃ ； ｓａ ｅ ｔ ｅ ｔ ａｉｎＣｏ ｅ ＭＡ ｉｈ ｒ ｃ ｈ ｉｉｇＣＢ ） Ｍｅ ｓ ｇ ｈ ｎ ｃ ｔ ｄ （ Ｃ） Ｂｌ Ａｕ ｉ ｏ
Ｄ０Ｉ １ ．９９ｊｓｎ１０ －４ ８２ １．３０ １ ： ０３ ６／ｉ ． ０３ ２ ．０ ２０ ．８ ．ｓ ０
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ１ 概述
铁路通信 环境具有其特殊性 ，尤其高速铁路的通 信会 面 临数据丢失、插入、被篡改等威胁ｌ。铁路通信 系统 一般采 】 Ｉ 用现有的传输 网络 ，如以太网、总线等方式 ，为保证通信安 全 ，需要在这些传输 网络上加载额外 的安全通信协议防范这 些威胁 。Ｃ Ｃ 一 Ｔ Ｓ３列控系统 临时限速服 务器 （Ｓ Ｓ与调度集 ＴＲ） 中中 Ｃ Ｃ 、无线 闭塞 中心（ Ｂ ） ｂ（Ｔ ） Ｒ ｃ 、相邻 Ｔ Ｒ 间均采用 ＳＳ
ｄ ｃ ｙ ｔｏ ｔ ｏ ｕ ｏ ｗａ ｄ． ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｍｅ ｈ ｄ ｗｉ ｅ ａ ｐ ｉ ｄ ｔ ｅ ｒ ｐ ｉ ｎ ｍｅ ｄ ｉ ｐ ｔ ｒ ｒ Ｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ｌ ｂ ｐ ｌ ＲＳＳ — Ｉｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｔ ｓ ｎ ＴＳＲＳ ｔ ｓ ｌ ｔｏ ｍ ｆＣＴＣＳ一 ｗｈ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｓ ｆ ｌ ｅ Ｏ Ｐ Ｉ ｉ ｌ ｔ ｅ ｔｉ ｏ ｅ ｔｐ ａ ｆ ｒ ｏ ３， ｏｓ ｅ ｕ ｔ ｓ
ｓ ｏ ａ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ａｇ ｒ ｈ ｃ ｎ ｕ ｒ ｕ ｈ ｓ ｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ａ ａ ｅ ｄ ｓｍｉ ａ ｅ ， ｕ ａ ｉｇ ｍｏ ｅ ａ ｖ ｎａ ｅ ｉ ａｅｙ ａ ｄ ｈ ｗ ｔ ｔｔ ｈ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｌｏ ｔｍ ｏ ｑ ｅｓ ｓ ｃ ａ ￣ ｒｂ ｅ ｓｗｅｋ ｋ ｙ ａ ｅ ｋ ｋ ｙ ｔ ｓｈ ｖｎ ｒ ｄ ａ ｔｇ ｎ ｓ ｆｔ ｎ ｉ ｆ ｎ ｗｅ ｈ
Ｒ Ｓ — ，在 Ｅ ｒｒｄｏＥ ） Ｓ ＰＩ Ｉ ｕｏａ ｉ（Ｒ 安全层 ，用户数据以消息验证码 （ ｓａｅ ｔｅｔ ａ ｏ ｏ ｅＭＡ ） Ｍｅｓｇ ｈｎｉ ｔ ｎＣ ｄ ， Ｃ 扩充 ， Ａｕ ｃｉ 即安全数据要经过
（ｃ ｏ ｌ ｆ ｌｃｒｎｃ ｎ ｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅ ｎ ，ｏ ｇｉ ｉｅｓｙ Ｓ ａｇ ａ ２ １ ０ ， ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｅｔ ｉｓ ｄＩ ｏｍａｏ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｔ ｎｊＵｎｖｒｉ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ８ ４ Ｃ ｉａ ｏＥ ｏ ａ ｎ ｉ ｉ ｔ
［ ｓｒ ｃ］Ｔ ｒｖ ｓａ ｅＡ ｔｅ ｔ ａｉｎＣｏ ｅＭＡＣ ａｇ ｒ ｍ ｆＥ ｉ ａ ｉｎｌ ａｅ Ｃ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎＰｏｏｏ （ Ｓ ＰＩ ， ｎ Ａｂ ｔａｔ ｏｉ ｏ ｅＭｅｓｇ ｕｈ ｎｉ ｔ ｄ（ ｍｐ ｃ ｏ ） ｌｏｉ ｏ Ｒ ｉ Ｒａ ｗ ｙＳｇ ａ Ｓ ￣ ｏ ｈ ｔ ｎ ｌ ｆ ｎｃ ｉ ｒｔｃｌＩＲ Ｓ —Ｉ ａ ａｏ Ｉ ）