数控总线的消息安全通信方法

　　消息安全通信算法分发送端算法与接收端算法两部分，发送端算法描述如下。

　　(1)设置本次建立连接后通信的会话号，转步骤(2)。

　　(2)如果在一段时间内未收到消息，则进行新消息的发送，转步骤(3)。否则，对接收到的消息进行处理，转步骤(7)。

　　(3)判断发送端所要发送的安全数据Mi的类型，如果无法识别则报错，转步骤(2)。否则为可识别的类型，转步骤(4)。

　　(4)对发送端所要发送的安全数据Mi进行封装操作。封装过程分为以下几步:①加载本次即将发送的安全数据Mi;②加载1字节的状态位，该状态位初始值为1，表示正常通信:③加载1字节的会话号;④加载1字节的序列号;⑤根据发送端上一个CRC校验值与当前安全数据城一起计算出新的CRC校验值，加载该新的CRC校验值，大小为2字节。封装完毕，发送封装后的消息给接收端，转步骤(5)。同时记录新的CRC校验值用于下一次发送校验。

　　(5)如果发送端所发送的安全数据从的类型是同步消息，转步骤(2)。否则为异步消息，转步骤(6)。

　　(6)中断发送端消息的发送，等待接收到安全数据Si后，转步骤(2)。

　　(7)读取所接收消息的序列号，根据序列号提取相关CRC:校验值，进行校验，如果校验成功，转步骤(8)。否则校验不成功，转步骤(9)。

　　(8)提取所接收消息中的状态位，如果是0，即为重发请求，则重发消息，然后转步骤(2).否则，不是重发请求，直接转步骤(2)。

　　(9)要求从站重发，将状态位置为0，将重发消息发送给接收端，然后转步骤(2)。

　　接收端算法描述如下。

　　(1)等待发送端所发送的消息，根据其会话号和序列号提取相关CRC校验值，转步骤(2)。

　　(2)使用提取的CRC校验值对所接收的消息进行校验，如果校验通过，则转步骤((3)。否则校验未通过，转步骤(5)。

　　(3)提取所接收消息中的状态位，对其值进行判断，如果为1，是正常消息，转步骤(4)。否则为0，是重发消息，则进行重发，转步骤(1)。

　　(4)提取所接收消息中的CRC校验值并储存，然后用储存的CRC校验值对欲发送给发送端的安全数据S;进行处理，得到的新的CRC校验值并不存储，但却跟安全数据Si、状态位、会话号以及序列号封装到一起，共同发送给发送端，然后转步骤(1)。

　　(5)判断该消息发生错误的次数，如果大于某个设定界限，则向发送端发送上一消息的重发请求消息，然后转步骤(1)。否则，向发送端发送该消息的重发请求消息，然后转步骤(1)。

3 性能分析

　　剩余错误率为检验消息安全传输方法性能好坏的主要标准之一。首先定义性能分析中需要用到的各种函数及变量。

　　(1)Sd:安全数据，即需要安全传输的原始数据，用Sa (x)表示其多项式。

　　(2) Sc:校验值，由上一个CRC校验值与安全数据Sa共同求得，用Sc(x)表示其多项式。

　　(3) G:生成多项式，用g(x)表示其多项式。

　　(4) m:安全数据Sd所包含的位数。

　　(5) r:生成多项式g(x)的度数，亦即Sc中所包含的位数。

　　(6) n:在通信中传输的帧的位数。

　　(7) Be:在通信中发生错误的位的总数。

　　(8) Bude:在通信中没有被检测到的错误位的总数。

　　(9) Ball:在通信中所有传输位的总数。

　　3.1 CRC方法