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数控总线的消息安全通信方法

发布时间:2014-04-06 作者:胡毅 于东 郭锐锋 岳东峰 刘明烈 何平  来源:万方数据
关键字:数控 总线 消息安全 
针对数控总线的异步及同步通信特点,提出一种在数控总线应用层之上对所传输消息采用动态循环冗余校验(Cyclical redundancy check,CRC)的消息安全通信方法。给出数控总线安全报文结构,设计出基于动态CRC校验的安全通信方法及相应算法。采用数学手段及试验测试对所提出方法与传统方法进行性能比较,证明该方法满足通信实时性要求,同时剩余错误率有明显降低,并能完全满足消息完整性等级要求。结果表明,该方法适合于数控总线消息安全通信的应用。

  同时,试验对本方法的消息完整性等级IC进行了测试,如图9所示。从图9可以看出,本方法的完整性等级比IC3更高,这意味着本方法的消息完整性等级完全能满足数控总线的远程控制需要。

   完整性等级IC比

    图9完整性等级IC比较

  为进一步获取实际对比试验结果,本文对两种方法的通信性能进行了实际应用测试。使用两种总线进行测试,一种为传统同步串行总线,其上没有安全通信层,另一种在传统总线基础上结合本方法,实现了安全通信层。

  测试过程中,由于位错误率P很小会导致试验时间过长,故为尽快得到有效数据,实际测试中,在站点供电电源端口接入电快速瞬变脉冲群发生器,其开路输出电压设置为4 kV,脉冲重复频率设置为2.5 kHz,同时特意不对传输线路进行任何抗干扰保护,以提高P值。主站对一个由同步和异步命令构成的工件程序进行反复循环空跑约200 h,统计总通信位数Ball。从站将已通过自身校验的接收报文同预先存储的应接收报文进行比较,统计错误位数,累加得到没有被检测到的错误位数Bude。

   

5 结论

  (1)提出了一种适合数控总线同步及异步通信的消息安全通信方法。

  (2)通过建立基于动态CRC校验的安全通信机制,解决了现有总线安全机制中连续传输多个相同数据包所带来的问题,同时也克服了发送端与接收端之间消息安全校验的依赖性。

  (3)在满足数控总线实时性要求的情况下,安全通信方法明显降低了通信过程中所产生的剩余错误率,同时也满足了消息安全完整性等级要求。

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