CN103646170A - 一种安全通信残差率的风险定量评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种安全通信残差率的风险定量评估方法，获取当前安全通信层每小时传输的最大安全信息包数量v和最大信宿数m，以及将一个安全信息包的残差率和冗余通信数据的设计，转化为该安全信息包通信的残差率，将上述数值相乘即能够得到此安全通信层的残差率Λ_SL(Pe)。本发明根据通用可靠性理论和基本残差率的计算方法，解决在安全通信层采用冗余通信的方式如何评估通信残差率的问题，得到的结果使通信残差率的评价更客观。弥补了原有残差率只考虑协议部分未考虑冗余设计的缺点。

Description

一种安全通信残差率的风险定量评估方法

技术领域

本发明涉及安全通信领域，具体涉及对安全通信的风险进行定量评估的方法。

背景技术

在通信行业，残差率是对安全通信中影响安全功能的定量评估，目前被功能安全领域普遍认可，该指标涵盖了通信设计的许多因素，详见IEC 61784-3.IEC 61784-3-2007 5.6.1节中残差率计算公式，如下：

Λ_SL(Pe)＝R_SL(Pe)×v×m

其中：Λ_SL(Pe)表示安全通信层每小时的残差率，其与误码概率有关，Pe表示误码概率，除非有充分的证明，不然该值为10^-2，R_SL(Pe)表示一个安全信息的残差率，v表示每小时传输的最大安全信息数量，m表示一个安全功能涉及到的最大信宿数，SL表示安全通信层。

其中的R_SL(Pe)的计算方法采用IEC 61784-3附录B.3.1的计算公式如下：

$R_{\mathrm{CRC}}\left(\mathrm{Pe}\right)\≈2^{-r}\×\underset{{k=d}_{\min }}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}n\\ m\end{array}\right)\×{\mathrm{Pe}}^k\×{(1-\mathrm{Pe})}^{n-k}$

其中，d_min表示最小码间距离，

表示n中取k的组合数。

通过上述计算原理可以计算绝大部分的通信残差率，但是对安全通信中采用冗余通信的方式未给出计算方法。如果仍按照原标准方法执行，估计过于保守。提高安全性的设计得不到很好的评估。

发明内容

为解决现有技术中残差率未考虑安全通信中冗余通信的问题，本发明提供一种带有冗余通信的安全通信差率值计算方法，具体方案如下：一种安全通信残差率的风险定量评估方法，获取当前安全通信层每小时传输的最大安全信息数量v和最大信宿数m，其特征在于，将一个安全信息包的残差率和冗余通信数据的设计，转化为该安全信息包通信的残差率，将上述数值相乘即得到此安全通信层的残差率Λ_SL(Pe)，计算公式如下：

${\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{SL}}\left(\mathrm{Pe}\right)=\left(\begin{array}{c}N\\ M\end{array}\right){\left(R_{\mathrm{SL}}\left(\mathrm{Pe}\right)\right)}^M\×v\×m$

其中

表示N中取M的组合数，R_SL(Pe)表示一个安全信息包的残差率。

本发明根据通用可靠性理论和基本残差率的计算方法，解决在安全通信层采用冗余通信的方式如何评估通信残差率的问题，得到的结果使通信残差率的评价更客观。弥补了原有残差率只考虑协议部分未考虑冗余设计的缺点。本发明适应任意一种通信方式的安全通信评价，特别是多重冗余通信的结构。

附图说明

图1本发明的实施例1的示意图；

图2本发明的实施例1的故障树示意图。

具体实施方式

本发明的安全通信残差率的风险定量评估方法，首先获取当前安全通信层每小时传输的最大安全信息数量v和最大信宿数m，然后将一个安全信息包的残差率和冗余通信数据的设计，转化为该安全信息包通信的残差率，将上述数值相乘即能够得到此安全通信层的残差率Λ_SL(Pe)，计算公式如下：

${\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{SL}}\left(\mathrm{Pe}\right)=\left(\begin{array}{c}N\\ M\end{array}\right){\left(R_{\mathrm{SL}}\left(\mathrm{Pe}\right)\right)}^M\×v\×m$

其中表示N中取M的组合数，其物理含义是表示N个通道中如果有M个通信信息失效，则整个通信失效，R_SL(Pe)表示一个安全信息的残差率。

通过上述计算方式能够考虑当前安全通信的冗余通信数据，使通信通道的残差率精确度更高，而且本发明能够适应多通道时的残差率计算。

实施例1：

如图1所示，当A向B发起通信时，其每一个周期都会有一个冗余数据包同时发送，这样接收方B就不能仅考虑单一的数据包的残差率，而且要考虑冗余数据包的残差率，这样得到的当前通信周期的残差率才是精确的。

每一个周期内的两包数据是冗余的，接收端进行冗余对比不一致会导向安全，按照传统可靠性理论知识，根据图1建立如图2所示的故障树，概述的顶层失效概率P表示如下：

P＝(R_SL(Pe))²

每一次发送的数据的残差率，可以参考现有公式：

$R_{\mathrm{CRC}}\left(\mathrm{Pe}\right)\≈2^{-r}\×\underset{{k=d}_{\min }}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}n\\ m\end{array}\right)\×{\mathrm{Pe}}^k\×{(1-\mathrm{Pe})}^{n-k}$

但是对于系统的通信残差率，可以采用概率相乘的方法计算总体系统的残差率，即

Λ_SL(Pe)＝(R_SL(Pe))²×v×m

由此式得到的计算结果比现有技术中的计算残差率值更低，评价更客观。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (1)

1.一种安全通信残差率的风险定量评估方法，获取当前安全通信层每小时传输的最大安全信息数量v和最大信宿数m，其特征在于，将一个安全信息包的残差率和冗余通信数据的设计，转化为该安全信息包通信的残差率，将上述数值相乘即得到此安全通信层的残差率Λ_SL(Pe)，计算公式如下：

${\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{SL}}\left(\mathrm{Pe}\right)=\left(\begin{array}{c}N\\ M\end{array}\right){\left(R_{\mathrm{SL}}\left(\mathrm{Pe}\right)\right)}^M\×v\×m$

其中 $\left(\begin{array}{c}N\\ M\end{array}\right)$ 表示N中取M的组合数，R_SL(Pe)表示一个安全信息包的残差率。

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