基于数字签名的车联网安全体系研究

车联网以智能网联汽车为信息交互感知主体,通过建立车-云-路-人消息互联传输体系,实现智慧交通智能管理、高效控制和及时调度。然而非法网络入侵与攻击导致车联网多通信场景存在安全隐患,为了解决通信各端身份识别问题和复杂通信场景下消息安全传输机制,身份认证技术成为车联网安全体系的重要保障。综述了国内外车联网研究现状和成果,说明了智能网联汽车平台、组件、通信体系,设计了基于数字签名的车联网安全架构;通过深入研究安全框架内在机理,进行架构的详细设计,将全生命周期安全保障机制融于设计中,实现了多场景全生命周期内的身份认证服务;通过分析LTE-V2X技术特点和V2X证书管理体系实际需要,提出面向LTE-V2X数字签名体系,可实际应用于LTE-V2X业务部署及系统开发设计。     

基于LTE-V车辆密集场景的车联网资源分配算法

LTE-V可以为车辆提供可靠、高效的通信能力.在LTE-V中,车辆用户(Vehicle User Equipment,VUE)有集中式(Mode 3)和分布式(Mode 4)两种通信模式.针对密集场景中两种模式由于VUE数目过多产生的数据包碰撞问题,本文依据通信时延、距离等指标对车联网应用进行划分,提出一种车辆自主调度算法,使不同应用按自身性能要求选择合适的通信模式进行通信,以减轻密集场景下的车联网资源分配压力.通过搭建Matlab仿真平台验证算法性能,结果表明,VUE使用车辆自主调度算法在密集场景下的数据包投递率(Packet Delivery Ratio,PDR)能够保持在0.6以上,优于单一通信模式下的主流资源调度算法.     

基于SIP的矿井通信终端协议栈设计

为实现矿用IP通信终端间的融合通信,基于SIP协议设计了一种矿井通信终端协议栈,介绍了该协议栈的架构及具体设计方案。该协议栈内部包括SIP语法解析模块、SIP语义解析模块、媒体处理模块等,可实现基于IP网络的矿井SIP通信终端会话建立和管理功能。测试结果表明,该协议栈能够与多种型号的SIP终端进行稳定的交互对接,且支持所有常用SIP会话管理功能,可满足矿用VOIP通信要求。     

基于EPA的功能安全通信方法研究和实现

在研究EPA协议栈的基础上．分析了工业控制网络的通信故障与功能安全机制的对应关系,描述了功能安全典型系统体系,建立了功能安全通信协议模型,设计TEPA功能安全通信过程,开发了EPA功能安全扩展协议层软件。测试结果表明,通过在EPA应用层中增加EPA功能安全应用访问实体以及将EPA通信报文中的用户数据单元进行扩展来实现关键安全措施．从而满足了安全相关领域通信的要求．保障了EPA系统的安全性和可靠性.     

基于SIP音视频通信软件的设计

本文利用SIP协议在Win2K系统平台上设计实现了一个音视频通信方案。该方案利用开源协议栈oSIP／eXosip实现信令的交换,利用jrtp协议栈实现音视频数据的封装和发送,最后使用了多线程技术设计。     

电动汽车充换电网络系统的安全认证机制设计

电动汽车的无线充换电通信系统中,信道的开放性带来了安全问题.车辆用户真实身份的隐私保护和非法用户的可追踪性是两个互相矛盾的要求,安全认证技术的复杂度和时延要求也相互制约.围绕这两方面的需求,基于LTE-V2X车联网体系架构,设计一种具备强隐私保护能力的匿名认证机制.该机制同时满足V2X(Vehicle to Everything)通信的隐私性、匿名性、可鉴别、可追踪、完整性保护等多方面安全需求.基于NS-3网络仿真平台,对认证机制进行仿真实现,仿真结果满足安全需求,并证明了该机制具有实际部署能力和可扩展性,时延在毫秒量级,满足时延敏感的车联网环境下充换电通信业务的需求.     

智能断路器DeviceNet通信模块设计与实现

针对可通信智能断路器的技术发展要求,提出一种基于DeviceNet总线协议的智能断路器通信模块设计方案。阐述了系统的组网形式、DeviceNet总线通信机制以及DeviceNet协议栈的软件实现方法。给出了电源电路、DeviceNet总线通信接口电路,以及互操作性测试界面和一致性测试中的浪涌测试结果。该模块有效地实现了智能断路器的远程通信和集中监控。     

油脂色泽检测系统中嵌入式TCP/IP协议栈的研究

本文结合远程油脂色泽检测系统的软硬件环境,给出了一个嵌入式TCP/IP协议栈的构建方案及其工作流程,并根据系统中嵌入式Web服务器被动接收用户请求的特点对各协议进行了实现.本文采用了零拷贝技术来实现各层协议间的数据传递,减少了系统开销,提高了系统性能.实际应用表明该TCP/IP协议栈工作稳定,达到了设计目的.     

基于和谐模式的数字集群二层协议栈的实现

针对目前国内国产化数字集群通信设备紧缺的问题,分析了数字集群空中接口协议栈的结构,深入研究了数字集群第二层协议栈的结构和原理,采用和谐设计模式设计了相应的二层协议模块,并对协议进行了编码实现.所选用的工具是基于UML的集成开发环境Rational Rhapody,它支持模型驱动开发,从而简化了开发复杂性,提高了代码质量.对协议进行了一致性测试,实验结果证明,协议流程完全符合数字集群通信系统协议标准.     

DSRC协议ASN.1模块的设计与实现

通过研究专用短程通信（DSRC）协议栈中的应用层部分,针对其中的ASN.1 PER编解码模块,设计并实现了一种编解码框架,框架包括ASN.1映射规则、通用编解码流程以及符合小设备应用的内存管理机制。良好的模块划分使得此框架具有较好的通用性。测试结果表明,此实现框架具有良好的性能,满足协议的实时性要求。     

基于认知无线电的DVB-S2信号接收与解析

DVB-S2协议作为第二代数字电视卫星广播协议,因具有突出的信号传输性能,在国际上得到了广泛的应用。现有的DVB-S2信号接收多采用标准的商用设备,不便于对信号接收的各个环节进行具体分析。基于此协议,开展了利用认知无线电USRP X310设备和Matlab数字算法实现信号接收解析的研究,同时分析各算法参数对信号接收质量的影响。该研究成果为信号协议进行更深层次的分析和研究以及后续的DVB-S2信号产生、通信对抗等提供可靠的设计指导。为了实现通信系统最大透明化,仅使用认知无线电设备对空间模拟信号进行放大和采样,其余部分全由数字信号处理领域的相关算法完成。文中详细阐述了整个接收平台的硬件设备参数设置和软件系统框架及其内部关键环节的算法实现。关键环节包括符号同步、物理层帧头检测与解析和载波同步等,其中符号同步和载波同步通用于其他通信系统,而物理层帧头检测与解析为针对DVB-S2协议特定设计的环节。最后,以亚洲五号卫星Ku波段上的一个特定节目为例详细说明了DVB-S2信号在接收过程中的处理流程及结果,原始数据传输流最终被正确恢复,该节目视频和音频亦成功播放。     

基于μclinux 的EPA 通信协议栈

EPA标准是由我国提出的用于提高工业以太网实时通信性能的系统规范。在介绍EPA通信协议模型基础上,对通信协议栈的应用层和通信调度管理实体进行了模块化设计,对协议栈的任务进行了详细划分。在设计过程中,对μ clinux系统的硬实时性和内存利用率进行了重点考虑。经实验测试,该通信协议栈可以正常工作,并取得了较理想的效果。     

一种跨平台的实时TCP/IP协议栈设计

为提高异构系统下网络通信的实时性,提出一种跨平台的实时TCP/IP协议栈(RTTCP/IP)实现方法。运用操作系统适配技术屏蔽底层数据处理的差异性,增强协议栈的可移植性和可扩展性;通过简化TCP/IP协议栈的结构,减少协议栈对系统资源的占用;采用内存映射技术,将内核空间地址映射到用户空间,避免用户与内核间的数据拷贝操作;引入基于时分多址的介质访问机制和数据包优先级策略,防止网络传输冲突,解决数据包优先级倒置问题。测试结果表明,RTTCP/IP实现方法能够减少系统开销和通信延迟,提高系统实时性和稳定性。     

Self-organization of reconfigurable protocol stack for networked control systems

In networked control systems (NCS), the control performance depends on not only the control algorithm but also the communication protocol stack. The performance degradation introduced by the heterogeneous and dynamic communication environment has intensified the need for the reconfigurable protocol stack. In this paper, a novel architecture for the reconfigurable protocol stack is proposed, which is a unified specification of the protocol components and service interfaces supporting both static and dynamic reconfiguration for existing industrial communication standards. Within the architecture, a triple-level self-organization structure is designed to manage the dynamic reconfiguration procedure based on information exchanges inside and outside the protocol stack. Especially, the protocol stack can be self-adaptive to various environment and system requirements through the reconfiguration of working mode, routing and scheduling table. Finally, the study on the protocol of dynamic address management is conducted for the system of controller area network (CAN). The results show the efficiency of our self-organizing architecture for the implementation of a reconfigurable protocol stack.     

一种适用于煤矿安全监控系统的CAN总线应用层通讯协议

针对煤矿安全监控系统中的CAN总线通讯，提出了一种适用于该系统的应用层通讯协议。通过对CAN2.0B帧结构的分析，根据监控系统的通讯要求对扩展帧的报文标识符的各位进行了定义，用来存放通讯中的控制信息，而8字节长度的数据场可以全部用来存放通讯数据，进而提高了通讯效率。基于管道技术设计了支持多线程通讯的应用层通讯协议，实现了监控系统中的命令和数据并行传输。基于帧号和位图进行数据包的拆分与重组，解决了由于CAN总线本身的短帧结构所造成的大数据量传输困难的问题。最后对通讯过程中的控制协议及其帧格式的构成进行了简要的阐述。     

主从式矿用组合开关通信系统的研究

介绍了3.3kV智能型矿用组合开关控制系统的拓扑结构和各模块工作原理;针对该控制系统对于通信可靠性和实时性的需求,提出了一种基于C8051F040单片机和RS485总线的主从式矿用组合开关通信系统设计方案,详细介绍了该通信系统的硬件设计、通信协议及上下位机之间通信的实现过程。测试结果表明,该通信系统数据传输准确可靠,实时性高。     

煤矿安全监测系统无线传感器网络网关设计

针对煤炭工业以太网络与井下ZigBee无线传感器网络异构互联的需要,提出了一种煤矿安全监测系统无线传感器网络网关设计方案;介绍了网关的软硬件实现要点,并在不额外移植新操作系统内核的情况下,对ZigBee协议栈Z-Stack的操作系统抽象层进行了相应扩展,以满足嵌入式网关系统任务实时性要求。测试结果表明,该网关实现了ZigBee无线传感网络和以太网的通信协议转换功能,保证了数据转发的实时性和可靠性。     

基于UDP的广播系统中应用层通信协议的设计与实现

针对基于UDP协议的教学系统在局域网内广播通信的特点设计了一种应用层通信协议ATCP,并实现了该方案的具体应用。通过分析应用实例的数据,对该协议的实际性能进行了评价。