检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王艺伟北京交通大学

学位级别：硕士

随着云计算技术在下一代列车运行控制系统中应用的深入,列控安全计算机逐渐的从独立式结构趋向综合化、模块化方向发展,基于云计算的安全计算机平台也正逐渐成为主流的发展趋势。轨道交通行业对列车运行控制设备的计算能力以及安全性和... 详细信息

随着云计算技术在下一代列车运行控制系统中应用的深入,列控安全计算机逐渐的从独立式结构趋向综合化、模块化方向发展,基于云计算的安全计算机平台也正逐渐成为主流的发展趋势。轨道交通行业对列车运行控制设备的计算能力以及安全性和可靠性提出了更高的要求。将云计算技术应用于轨道交通行业虽然能够大大减少设备的数量,但其仍面临很多安全问题,将云计算技术与列控安全计算机相结合,采用合适的机制满足轨道交通行业日渐增长的计算需求以及实现安全功能是需要解决的现实问题。因此本文以安全性为目标,通过对边缘安全节点的设计与实现保证云计算平台的安全性,使其满足SIL-4安全性指标。首先,基于对安全性的原理以及安全分析方法的分析,融合反馈机制、共因失效等实际工程中存在的现实因素,对IEC61508安全标准现有的可靠性框图法以及其他安全性分析方法进行对比分析,对二取二、三取二等几种基本冗余结构进行研究,考虑反馈机制等因素创新性的采取加入时间片段的动态贝叶斯方法,验证了动态贝叶斯方法与可靠性框图法等效。其次,从基于私有云的安全计算机的特点和需求为出发点,由于普通云计算服务是不可信的计算环境,故在安全域的本地设备和非安全域的云计算设备之间设置边缘安全节点,将两者隔离从而划定安全边界。同时对边缘安全节点的功能进行设计,包括基本的输入输出功能、时间监视功能、逻辑监视功能、算力监视功能,以及拜占庭表决算法的设计。然后,针对边缘安全节点实现的功能所需要的相关部件进行器件选型,根据IEC61508安全标准推荐的安全冗余结构结合动态贝叶斯方法设计出安全性能高的边缘安全节点架构。由于云计算平台面临着复杂的内外部环境,本文设定理论模型的参数指标,通过理论分析和数学表达式定量分析得出边缘安全节点的设置和拜占庭算法的存在降低了云计算平台面临的信息安全风险。根据以上关于基于云计算平台的边缘安全节点的功能设计、算法设计、架构设计、风险分析等的理论分析,证明其满足SIL-4安全性指标,验证了设置边缘安全节点以及拜占庭表决算法设计的合理性。继而通过对模型的理解,完成边缘安全节点主机板的PCB硬件原理图的绘制以及硬件电路板的制作。最后,根据实验平台的构建原理搭建实验平台,最终实现了边缘安全节点与云计算平台以及目标控制器通过交换机进行相互通信和数据交互。对本篇论文所述的边缘安全节点及其控制的云计算设备和目标控制器的系统整体结构进行了实现与验证。图50幅,表15个,参考文献81篇。

关键词：云计算列控安全计算机边缘安全节点拜占庭表决算法安全性动态贝叶斯方法

来源：评论

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列控安全计算机通信容错处理与实时性优化研究

引用

景德镇学院学报 2019年第3期34卷 38-40页

作者：张华阜阳职业技术学院

随着信息技术的不断发展,列控安全计算机通信的相关应用逐渐呈现出综合化、智能化、多元化的特点.本文通过对列控安全计算机相关容错性以及实时性优化分析,对于其特征进行了相关阐述,结合应用现状提出了相关优化建设方案,能够帮助相关... 详细信息

随着信息技术的不断发展,列控安全计算机通信的相关应用逐渐呈现出综合化、智能化、多元化的特点.本文通过对列控安全计算机相关容错性以及实时性优化分析,对于其特征进行了相关阐述,结合应用现状提出了相关优化建设方案,能够帮助相关领域制定针对性措施及应用.

关键词：列控安全计算机列车运行容错性实时优化性

来源：评论

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基于COTS的列控安全计算机共因失效的研究

基于COTS的列控安全计算机共因失效的研究

引用

作者：高岩北京交通大学

学位级别：硕士

随着计算机技术在铁路信号系统领域的应用,列车运行控制系统正在逐渐向智能化、现代化方向发展。列控安全计算机作为列车运行控制系统的核心设备,承担着系统绝大部分的安全功能,是保证列车安全运行的关键,对安全性有着更高的要求。因此... 详细信息

随着计算机技术在铁路信号系统领域的应用,列车运行控制系统正在逐渐向智能化、现代化方向发展。列控安全计算机作为列车运行控制系统的核心设备,承担着系统绝大部分的安全功能,是保证列车安全运行的关键,对安全性有着更高的要求。因此采用定性和定量的安全分析方法研究影响列控安全计算机安全的因素,是一个具有重要价值的研究课题。商用货架产品(COTS)软硬件以及大量冗余结构的应用导致的共因失效问题,可能会给列控安全计算机系统带来一定的安全隐患。本文在应用COTS部件的基础上,针对共因失效对系统安全性的影响进行了分析,并对实验室既有的列控安全计算机平台进行了优化设计,在防护共因失效的基础上进一步提高了系统的性能。首先,结合实验室既有的列控安全计算机平台和COTS部件的特性,论述了COTS部件对列控安全计算机系统安全性产生的影响,提出了基于危险与可操作分析(HAZOP)的危险源分析方法,对系统内典型故障进行了分析,并建立了危险源分析列表。进而分析了列控安全计算机的共因失效危险源,并识别了共因失效部件组,为共因失效的定量分析奠定了基础。其次,分别建立系统正常情况下存在共因失效时的贝叶斯网络模型及理想情况下不存在共因失效时的贝叶斯网络模型。针对传统贝叶斯网络推理计算方法效率低的问题,提出了桶消元法对模型中节点的失效概率进行计算。对两种情况下的安全性指标进行了对比,结果表明共因失效会使列控安全计算机的安全性降低。同时在不同的共因失效影响下,定量地分析了对系统的安全性影响权重,证实了共因失效影响因子越大对安全性的影响越大。随后利用贝叶斯网络的推理模型,在假定系统失效的情况下分析系统内的薄弱环节,为以后的日常运行和维护提供帮助。最后,对既有的列控安全计算机平台进行了优化,设计了新型列控安全计算机平台。通过引入差异性结构设计原则和隔离性原则来防护共因失效。处理单元、容错与安全管理单元、通信控制单元均采用了差异性设计。在隔离的实现形式上,本文重新设计了隔离式电源系统和隔离式通信方式。对优化设计的新型列控安全计算机平台进行通信测试和功能性测试,测试结果证实了设计的可用性和可实施性,有效地提高了安全计算机系统的通信能力和处理性能,同时防护共因失效的设计有效地降低了共因失效。图63幅,表29个,参考文献56篇。

关键词：列控安全计算机共因失效贝叶斯网络危险源分析

来源：评论

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基于云的安全计算机平台实时性能的研究

基于云的安全计算机平台实时性能的研究

引用

作者：赵清媛北京交通大学

学位级别：硕士

随着轨道交通对高速度、高效率、高安全性的需求和现有轨道交通列控系统计算能力不足、设备空间有限、设备造价过高之间的矛盾越发激烈,将云计算引入轨道交通系统已经成为了在大数据膨胀背景下的主流趋势。安全计算机作为轨道交通系统... 详细信息

随着轨道交通对高速度、高效率、高安全性的需求和现有轨道交通列控系统计算能力不足、设备空间有限、设备造价过高之间的矛盾越发激烈,将云计算引入轨道交通系统已经成为了在大数据膨胀背景下的主流趋势。安全计算机作为轨道交通系统中列车运行控制系统的核心,其实时性能否得到保证也决定了列车运行控制是否安全。而由于云计算中的核心技术虚拟化的引入,会在一定程度上影响系统的实时性,因此针对这一关键性问题,本文对引入云计算后的安全计算机平台的实时性开展相关研究。具体研究内容如下: (1)从云计算的核心技术虚拟化出发,对其进行了详细的阐述,为后续私有云中计算节点的架构奠定了基础。同时分析了制约本文所使用的操作系统实时性的因素,并给出了后文采用直接修改内核方案中配置Preempt-rt实时补丁方法的优化原理。 (2)以基于云的安全计算机平台架构的设计原理为基础,提出了融合西门子和泰雷兹两种设计思想的新架构。同时基于实验室环境,部署三种虚拟机监视器下的虚拟环境,综合考虑实际性能测试结果及科研项目的特点,给出了选取KVM实现云计算虚拟化的依据,继而完成了基于云的安全计算机平台新架构整体方案的设计。 (3)以新架构为基础,分析了可能影响安全计算机平台实时性的因素。结合多核处理器任务调度方法,提出了一个两级调度模型,并提取在第二层调度中虚拟机上任务的主要参数构成任务模型,以数学分析的方法研究安全计算机信号应用的响应时间上限,并通过仿真进行定性分析,得到任务模型中各参数对响应时间的影响趋势。 (4)为解决Linux实时性较差的问题,引入了实时内核,并进行了测试对比,测试结果表明配置Preempt-rt实时补丁能够减小内核的平均延迟和最大延迟。在搭建好的虚拟环境中,运行编写的处理单元和表决器软件程序,并通过对实验环境的配置实现分层调度模型的模拟,测试改变任务模型中干扰任务的相关参数时,安全计算机应用的平均响应时间和最大响应时间,并绘制最大响应时间变化的趋势。测试结果表明,在该实验条件下中,改变周期干扰和非周期干扰任务参数时,最大响应时间分别从165.97ms增长到354.46ms和350.02ms,均未超过设置的400ms期限,安全计算机满足实时性的需求,且测试所得趋势与仿真所得趋势相同,验证了定量分析和定性分析的合理性。图83幅,表11个,参考文献92篇。

关键词：云计算列控安全计算机虚拟化技术实时性分层调度模型响应时间上限

来源：评论

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