基于国密算法的动车组车载数据安全传输方案研究.pdf

张凡

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2024-10-07

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基于国密算法的动车组车载数据安全传输方案研究

孙超远，张惟皎，王辉，孙鹏，杨春辉

Secure transmission scheme for on-board data of EMU based on national commercial cryptographic algorithms

SUN Chaoyuan, ZHANG Weijiao, WANG Hui, SUN Peng, and YANG Chunhui

引用本文:

孙超远, 张惟皎, 王辉, 等. 基于国密算法的动车组车载数据安全传输方案研究[J]. 铁路计算机应用, 2024, 33(9): 6-11.

SUN Chaoyuan, ZHANG Weijiao, WANG Hui, et al. Secure transmission scheme for on-board data of EMU based on national commercial

cryptographic algorithms[J]. Railway Computer Application, 2024, 33(9): 6-11.

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

基于国密算法的动车组车载数据安全

传输方案研究

孙超远

，张惟皎

，王　辉

，孙　鹏

，杨春辉

（1.中国铁道科学研究院　研究生部，北京　100081；

2.中国铁道科学研究院集团有限公司　电子计算技术研究所，北京　100081）

摘　要：针对高速铁路动车组（简称：动车组）车载数据在传输过程中面临的安全性问题，提出一

种基于国家商用密码（简称：国密）算法的安全传输方案。文章采用SM2、SM3、SM4等算法，进行

数据加密、数字签名及认证和消息摘要，以增强动车组车载数据传输的机密性、完整性、真实性和不可

否认性。通过密钥生命周期管理，确保密钥在生成、存储、使用和销毁各过程中的安全性。该方案能够

为提升动车组车载数据传输的安全防护能力提供技术支持。

关键词：动车组；车载数据；数据传输安全；国密算法；密钥生命周期管理

中图分类号：U285.8:U266:TP39　文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1005-8451.2024.09.02

Secure transmission scheme for on-board data of EMU based on national

commercial cryptographic algorithms

SUNChaoyuan

，ZHANGWeijiao

，WANGHui

，SUNPeng

，YANGChunhui

(1.GraduateDepartment,ChinaAcademyofRailwaySciences,Beijing　100081,China；2.InstituteofComputing

Technologies,ChinaAcademyofRailwaySciencesCorporationLimited,Beijing　100081,China)

Abstract: This paper proposed a secure transmission scheme based on the national commercial cryptographic

algorithm to address the security issues faced by high-speed railway Electric Multiple Units (EMU) onboard data

duringtransmission.ThepaperusedalgorithmssuchasSM2,SM3,andSM4fordataencryption,digitalsignatureand

authentication,andmessagesummarizationtoenhancetheconfidentiality,integrity,authenticity,andnon-repudiation

of high-speed train onboard data transmission, ensured the security of keys during the generation, storage, use, and

destructionprocessesthroughkeylifecyclemanagement.Thissolutioncanprovidetechnicalsupportforenhancingthe

securityprotectioncapabilityofon-boarddatatransmissionforEMU.

Keywords: Electric Multiple Units (EMU)； on-board data； data transmission security； nationalcommercial

cryptographicalgorithms；keylifecyclemanagement

近年来，高速铁路动车组（简称：动车组）作

为我国现代铁路运输的重要组成部分，显著改变了

现代交通系统，成为我国新的“外交名片”和国际

形象的代表。在这一进程中，动车组车载信息传输

系统的作用日益凸显，该系统负责传输动车组的车

载运行参数、车载位置数据、动车组司机操控信息

分析系统（EOAS）数据，以及大量的车载诊断数据

和故障数据

[1]

。这些数据对动车组的日常运营维护

（简称：运维）起着至关重要的作用。

随着信息技术的飞速发展和数字技术的普及，

动车组车载信息传输系统的数据安全愈加受到重视，

《“十四五”铁路网络安全和信息化规划》

[2]

中也强

调了铁路数据安全保护的重要性。目前，动车组车

载信息传输系统主要基于无线局域网（WLAN）、移

动通信网（包括基于毫米波技术的5G移动通信网）。

动车组车载数据根据时效性可分为实时数据和非实

时数据，前者涵盖了动车组运行过程中所采集的关

键信息，后者涵盖了动车组上电状态下由传感器采

集的完整过程数据

[3]

。由于动车组业务场景的特殊性

和复杂性，其数据传输依赖于车辆内部网络通信、

车地间数据交换和铁路数据服务平台等，存在网络



收稿日期：2024-05-04

基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题

（K2023S020）

作者简介：孙超远，在读博士研究生；张惟皎，研究员。



研究与开发

Research and Development

第33卷第9期

Vol.33 No.9

文章编号：1005-8451（2024）09-0006-06

RCA

6

2024.09总第330期