CN108733871A - 一种纯软件仿真总线通讯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯软件仿真总线通讯的方法，包括：1）使用纯软件方式初始化总线、终端以及终端通讯数据；2）根据总线的工作原理，使用纯软件方式将终端初始化数据传输到所有终端；3）纯软件仿真终端将接收的数据解析，并根据解析的结果进行处理；4）将仿真总线传输的数据按照时间顺序记录下来，完成仿真总线通讯。本发明不使用仿真板卡即可达到分析总线通讯的目的，并且可以研究总线协议漏洞，可以仿真针对总线的重放攻击、伪造终端攻击、拒绝服务攻击等多种攻击。

Description

一种纯软件仿真总线通讯的方法

技术领域

本发明属于软件仿真的技术领域，特别涉及一种纯软件仿真总线通讯并可仿真重放攻击、伪造终端攻击和拒绝服务攻击的仿真总线通讯的方法。

背景技术

目前，物理信息系统的设计日益复杂，单一的系统设计已经无法满足日益增长的需求。将功能相同的模块集成一个独立的子系统，可以独立完成相应的功能。使用1553B等总线高效的将各个子系统整合在一起，逐渐形成了数据控制中心与各个功能的子系统通过总线协同工作的综合电子系统。综合电子系统应用广泛，例如车辆综合电子系统、雷达综合电子系统以及星载综合电子系统等。综合电子系统通常使用场景特殊，例如星载综合电子系统造价昂贵，且在空中运行，所以通常无法在真实的综合电子系统环境上进行通讯协议设计、安全攻击等实验。

仿真技术是减少应用程序风险的一个有效的方法，并且仿真技术是安全、重复利用、高可用以及不受时间和空间限制。综合电子系统仿真技术分为纯硬件仿真和软硬件结合仿真。纯硬件仿真可以在仿真平台上完成通讯协议设计、功能分析和安全攻击实验，但是其缺点是需要专业的人员来搭建仿真环境，硬件成本高，同时也需要编写实验程序。软硬件结合仿真可以在仿真平台上完成通讯协议设计和功能分析，用户关注于如何来设计总线的通讯协议，而不关心总线协议本身的缺陷。软硬件结合仿真为用户提供了非常友好的使用界面，所以在协议设计时使用仿真软件是非常好的选择，而在研究总线协议自身的缺陷时，软硬件结合仿真则无法模拟。通讯总线上的攻击有传统的IT攻击和总线协议特有的攻击，传统IT攻击有Dos攻击、重放攻击等。总线协议以1553B总线协议为例，有伪造命令字、数据字以及状态字攻击等。虽然仿真软件有故障注入的功能，但其指的是总线通讯时电气特性出现故障，例如某一位传输错误、奇偶校验位错误等，不可以用于终端设备伪造控制中心发送命令等攻击实验。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种纯软件仿真总线通讯的方法,采用纯软件的方式，结合特点的总线协议，使用纯软件的方式定义总线，终端设备，以及终端通讯数据，从而完成纯软件仿真总线通讯。纯软件仿真总线通讯的方法在继承了软硬件结合仿真总线通讯功能的同时，还可以仿真重放攻击、伪造子系统攻击和拒绝服务攻击。

本发明提出了一种纯软件仿真总线通讯的方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：使用纯软件方式初始化总线、终端和终端通讯数据；

步骤2：根据总线的工作原理，使用纯软件方式将某个终端初始化数据传输到所有终端；

步骤3：纯软件仿真终端将解析接收到的数据，并根据解析的结果进行处理；

步骤4: 将仿真总线传输的数据按照时间顺序记录下来，完成仿真总线通讯。

本发明提出的所述的纯软件仿真总线通讯的方法，所述步骤1具体包括：

步骤A1：所述纯软件初始化总线，即根据总线协议，使用纯软件方式初始化仿真总线。例如，若需仿真1553B总线，则初始化1553B通讯协议；

步骤A2：所述纯软件初始化终端，即使用纯软件方式仿真终端并挂载到纯软件仿真总线上；

步骤A3：所述纯软件初始化终端通讯数据，即按照通讯数据格式初始化终端通讯数据，根据通讯数据发送的先后顺序和优先级存入终端数据优先队列。

本发明提出的所述的纯软件仿真总线通讯的方法，步骤A3中所述数据优先队列，其数据为抽象概念，由具体总线协议定义格式，只要是需要在总线上传输的数据，不管数据是命令字段还是状态字段，都可将其存入数据优先队列。

本发明提出的所述的纯软件仿真总线通讯的方法，所述步骤2具体包括：

步骤B1：根据总线协议，若总线为广播总线，则将待传输数据传入到挂载在总线上的所有纯软件仿真终端的处理数据模块，若总线为非广播总线，则进行步骤B2；

步骤B2：根据总线协议，将待传输数据传入到指定纯软件仿真终端的处理数据模块。

本发明提出的所述的纯软件仿真总线通讯的方法，所述步骤3具体包括：

步骤C1：纯软件仿真终端将接收的数据按照总线协议解析，若该数据为命令字段，则执行命令，否则执行步骤C2；

步骤C2：该数据为终端工作数据，则纯软件仿真终端接收数据，并进行处理，否则进行步骤C3；

步骤C3：该数据为总线特定数据，则根据总线协议进行处理。

本发明提出的所述的纯软件仿真总线通讯的方法，步骤C1中所述数据为命令字段，即某些总线协议规定某些数据位为特定值时，纯软件仿真终端接收到这些值时按照协议约定执行某些操作。

本发明提出的所述的纯软件仿真总线通讯的方法，步骤C2中所述数据为终端工作数据，即该数据只包含终端正常工作数据，由纯软件仿真终端接收并在终端内部执行数据处理。

本发明提出的所述的纯软件仿真总线通讯的方法，步骤C3中所述数据为总线数据，有些总线协议规定传输数据某些位为特定值时，该数据有特定的含义，可用以表示纯软件仿真终端所处的状态，状态即表示为终端繁忙、终端可用和终端宕机。

本发明提出的所述的纯软件仿真总线通讯的方法，所述步骤4具体包括：

步骤D1：将纯软件仿真总线传输的数据按照时间顺序记录下来，作为流量审计日志，用于分析总线的通讯数据，达到仿真总线通讯的目的。

本发明不使用仿真板卡即可达到分析总线通讯的目的，并且可以研究总线协议漏洞，可以仿真针对总线的重放攻击、伪造终端攻击、拒绝服务攻击等多种攻击。

附图说明

图1是本发明流程图；

图2是本发明仿真总线传输数据图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

如图1所示，本发明提出了一种纯软件仿真总线通讯的方法，包括如下步骤：

步骤1：使用纯软件方式初始化总线、多个终端和终端间需要通讯的数据；

步骤2：根据总线的工作原理，使用纯软件方式将某个终端初始化数据传输到其他终端；

步骤3：纯软件仿真终端将解析接收到的数据，并根据解析的结果进行处理；

步骤4: 将仿真总线传输的数据按照时间顺序记录下来，形成系统日志，用于分析总线的通讯数据。

所述步骤1具体包括下述步骤：

步骤A1：根据不同仿真需求，通过纯软件方式初始化特定的仿真总线。例如，若需仿真1553B总线，则按照1553B通讯协议初始化一个广播总线；

步骤A2：纯软件初始化终端，1553B协议规定最多初始化31个远程终端，本次仿真初始化三个终端，编号1 ,2，3，并将其挂载到纯软件仿真总线上，将初始化的远程终端存入仿真总线的设备列表中；

步骤A3：初始化终端通讯数据，按照设置的命令字、状态字和数据字初始化终端通讯数据，根据其发送的先后顺序和优先级存入终端的数据优先队列。

其中步骤A3中所述数据优先队列，其数据为抽象概念，由具体总线协议定义格式，只要是需要在总线上传输的数据，不管数据是命令字段还是状态字段，都可将其存入数据优先队列。

所述步骤2具体包括下述步骤，如图2所示：

步骤B1：首先判断总线协议的通信方式，由于此处选择1553B通讯总线，该总线为广播总线，所以将待传输数据，包括命令字、数据字和状态字传入到挂载在总线上的所有纯软件仿真终端的处理数据模块，按照总线设备列表中的终端设备，此处为1，2，3号仿真终端的处理数据模块，若选取的总线为非广播总线，则进行步骤B2；

步骤B2：根据总线协议，将待传输数据传入到发送方指定的接受数据的纯软件仿真终端的处理数据模块，按照总线设备列表中的终端设备，例如特指2号设备，则只传入到2号仿真终端的处理数据模块。

所述步骤3具体包括下述步骤：

步骤C1：纯软件仿真终端的数据处理模块按照1553B总线协议解析接收的数据，若该数据为命令字，则仿真执行命令字，按照协议设计响应数据字和状态字，否则执行步骤C2；

步骤C2：该数据为终端工作数据，按照1553B协议规定，此数据为方式代码时，纯软件仿真终端的数据处理模块仿真执行某些特定的操作，例如卸载内存或重启终端，否则进行步骤C3；

步骤C3：该数据为总线数据，则根据总线协议进行处理。按照1553B协议规定，此数据为状态字，该数据有特定的含义，表示纯软件仿真终端所处的状态，状态表示为终端繁忙、终端可用和终端宕机。

所述步骤4具体包括下述步骤：

步骤D1：将纯软件仿真总线传输的数据按照时间顺序记录下来，作为流量审计日志，用于分析总线的通讯数据，达到仿真总线通讯的目的。

Claims (9)

1.一种纯软件仿真总线通讯的方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：使用纯软件方式初始化总线、终端和终端通讯数据；

步骤2：根据总线的工作原理，使用纯软件方式将某个终端初始化数据传输到所有终端；

步骤3：纯软件仿真终端解析接收到的数据，并根据解析的结果进行处理；

步骤4: 将仿真总线传输的数据按照时间顺序记录下来，完成仿真总线通讯。

2.根据权利要求1所述的纯软件仿真总线通讯的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

步骤A1：根据总线协议，使用纯软件方式初始化仿真总线；

步骤A2：使用纯软件方式仿真终端并挂载到纯软件仿真总线；

步骤A3：按照通讯数据格式初始化终端通讯数据，根据通讯数据发送的先后顺序和优先级存入终端数据优先队列。

3.根据权利要求2所述的纯软件仿真总线通讯的方法，其特征在于，步骤A3中所述数据优先队列，其数据为抽象概念，由具体总线协议定义格式，只要是需要在总线上传输的数据，不管数据是命令字段还是状态字段，都将其存入数据优先队列。

4.根据权利要求1所述的纯软件仿真总线通讯的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤B1：根据总线协议，若总线为广播总线，则将待传输数据传入到挂载在总线上的所有纯软件仿真终端的处理数据模块，若总线为非广播总线，则进行步骤B2；

步骤B2：根据总线协议，将待传输数据传入到指定纯软件仿真终端的处理数据模块。

5.根据权利要求1所述的纯软件仿真总线通讯的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤C1：纯软件仿真终端将接收的数据按照总线协议解析，若该数据为命令字段，则执行命令，否则执行步骤C2；

步骤C2：该数据为终端数据，则纯软件仿真终端接收数据，并进行处理，否则进行步骤C3；

步骤C3：该数据为总线特定数据，则根据总线协议进行处理。

6.根据权利要求5所述的纯软件仿真总线通讯的方法，其特征在于，步骤C1中所述数据为命令字段，即总线协议规定某些数据位为特定值时，纯软件仿真终端接收到这些值时按照协议约定执行操作。

7.根据权利要求5所述的仿真总线通讯的方法，其特征在于，步骤C2中所述数据为终端数据，即该数据只包含终端正常工作数据，由纯软件仿真终端接收并在终端内部执行数据处理。

8.根据权利要求5所述的仿真总线通讯的方法，其特征在于，步骤C3中所述数据为总线数据，即总线协议规定传输数据某些位为特定值时，该数据有特定的含义，表示纯软件仿真终端所处的状态，状态为终端繁忙、终端可用和终端宕机。

9.根据权利要求1所述的纯软件仿真总线通讯的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

步骤D1：将纯软件仿真总线传输的数据按照时间顺序记录下来，作为流量审计日志，用于分析总线的通讯数据，达到仿真总线通讯的目的。