CN113949476B - 基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法与装置，其中装置包括多个安全时间同步节点，安全时间同步节点之间通过时间同步链路链接，安全时间同步节点包括一个安全组网单元、与安全组网单元相链接的多个时间同步端口和一个本地时钟，每个时间同步端口对应链接一条时间同步链路，安全组网单元根据时间同步链路端口传递的时间同步链路信息和本地时钟单元传递的本地时钟信息进行安全判断、端口更新和时钟更新。本发明在时间同步网络中的每个时间同步节点增加安全组网单元，引入安全时间质量评估参数，综合考虑安全因素、时钟不确定度因素和时钟抖动因素等，可实现整个光纤时间同步网络的安全组网，提高光纤时间同步网络的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及光纤网络技术领域，尤其涉及基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法与装置。
背景技术
时间是记录各个事件持续长度和相互间隔的量。通过观测得到准确的时间信息后，将时间信息通过某种手段传递给用户使用，这种系统被称为时间同步系统。现有的时间同步系统包括微波授时，卫星授时，光纤授时等方案。基于光纤的授时方案可以利用成熟的长距离大容量光通信技术和光网络的灵活组网特点，是本领域重要的技术发展方向。
对于光纤时间同步网络，存在多个时间同步节点。同一个时间同步节点可能存在多条时间同步链路与其连接，该时间同步节点如何从这多条链路中选择时间同步信息进行时间同步是时间同步网络组网需要解决的重要问题。
对于光纤时间同步系统，由于时间同步的精度依赖于时间信号在光纤中的传输时延，攻击者可以通过改变时间信号在光纤中的时延，从而影响时间同步精度，这是光纤时间同步系统的重要安全问题。
因此，光纤时间同步网络中，如何在攻击者进行延时攻击的情况下进行安全组网是一个需要解决的重要问题。
发明内容
本发明针对时间同步网络在延时攻击存在的情况下进行安全组网的问题，提出一种基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法与装置，在时间同步网络中的每个时间同步节点增加安全组网单元，该安全组网单元引入了安全时间质量评估参数，综合考虑安全因素、时钟不确定度因素和时钟抖动因素等，确定每个时间同步节点与各条时间同步链路相对应的端口的主从状态，从而实现整个光纤时间同步网络的安全组网。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网装置，包括多个安全时间同步节点，所述安全时间同步节点之间通过时间同步链路链接，所述安全时间同步节点包括一个安全组网单元、与所述安全组网单元相链接的多个时间同步端口和一个本地时钟，每个所述时间同步端口对应链接一条所述时间同步链路；所述安全组网单元包括：
安全判断子单元，用于根据所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息和所述本地时钟单元传递的本地时钟信息对所述时间同步链路进行安全判断，获得所述时间同步链路的安全状态Seci，并将所述安全状态Seci加入所述时间同步链路信息形成安全时间质量信息；
端口状态更新子单元，用于根据所述安全时间质量信息和所述本地时钟信息对所述时间同步端口的状态的进行更新；
本地时钟更新计算子单元，用于根据所述时间同步端口的更新结果、所述安全时间质量信息和所述本地时钟信息进行安全时钟更新值计算，并将计算结果传递给所述本地时钟用于时钟更新。
进一步地，所述时间同步链路信息包括时钟同步偏差值ΔTi、链路时间不确定度UNi和链路时间抖动Jti。
进一步地，所述本地时钟信息包括时间不确定度UNL和时间抖动JtL。
进一步地，若所述时间同步链路的安全状态Seci＝0，即所述时间同步链路不安全，则在本轮更新中所述时间同步链路不可用，令Modi＝2；若所述时间同步链路的安全状态Seci＝1，即所述时间同步链路安全，则比较所述时间同步链路的链路时间不确定度UNi与所述本地时钟的时间不确定度UNL的关系，如果UNL≤UNi，则不将所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝0；如果UNL>UNi，则将所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝1。
进一步地，令能够用于更新的所述时间同步链路端口即Modi＝1的数量为Nm，如果Nm>0，则采用如下公式更新所述本地时钟：
其中，
同时修正所述本地时钟的时间不确定度UNL和时间抖动JtL；
如果Nm＝0，则仅修正所述本地时钟的不确定度UNL和时间抖动JtL。
一种基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法，包括以下步骤：
S1.设置多个安全时间同步节点，所述安全时间同步节点之间通过时间同步链路链接，所述安全时间同步节点包括一个安全组网单元、与所述安全组网单元相链接的多个时间同步端口和一个本地时钟，每个所述时间同步端口对应链接一条所述时间同步链路；
S2.根据所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息和所述本地时钟单元传递的本地时钟信息对所述时间同步链路进行安全判断，获得所述时间同步链路的安全状态Seci，并将所述安全状态Seci加入所述时间同步链路信息形成安全时间质量信息；
S3.根据所述安全时间质量信息和所述本地时钟信息对所述时间同步端口的状态的进行更新；
S4.根据所述时间同步端口的更新结果、所述安全时间质量信息和所述本地时钟信息进行安全时钟更新值计算，并将计算结果传递给所述本地时钟用于时钟更新。
进一步地，所述时间同步链路信息包括时钟同步偏差值ΔTi、链路时间不确定度UNi和链路时间抖动Jti。
进一步地，所述本地时钟信息包括时间不确定度UNL和时间抖动JtL。
进一步地，若所述时间同步链路的安全状态Seci＝0，即所述时间同步链路不安全，则在本轮更新中所述时间同步链路不可用，令Modi＝2；若所述时间同步链路的安全状态Seci＝1，即所述时间同步链路安全，则比较所述时间同步链路的链路时间不确定度UNi与所述本地时钟的时间不确定度UNL的关系，如果UNL≤UNi，则不将所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝0；如果UNL>UNi，则将所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝1。
进一步地，令能够用于更新的所述时间同步链路端口即Modi＝1的数量为Nm，如果Nm>0，则采用如下公式更新所述本地时钟：
其中，
同时修正所述本地时钟的时间不确定度UNL和时间抖动JtL；
如果Nm＝0，则仅修正所述本地时钟的不确定度UNL和时间抖动JtL。
本发明的有益效果在于：
本发明在时间同步网络中的每个时间同步节点增加安全组网单元，该安全组网单元引入了安全时间质量评估参数，综合考虑安全因素、时钟不确定度因素和时钟抖动因素等，确定每个时间同步节点与各条时间同步链路相对应的端口的主从状态，从而实现整个光纤时间同步网络的安全组网，可有效提高光纤时间同步网络的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例1的基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网装置示意图。
图2是本发明实施例1的安全时间同步节点示意图。
图3是本发明实施例1的安全组网单元示意图。
图4是本发明实施例1和实施例2端口状态逻辑图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网装置，如图1所示，包括多个安全时间同步节点，安全时间同步节点之间通过时间同步链路链接。如图2所示，安全时间同步节点包括一个安全组网单元、与安全组网单元相链接的多个时间同步端口和一个本地时钟，每个时间同步端口对应链接一条时间同步链路。
如图3所示，安全组网单元包括依次链接的安全判断子单元、端口状态更新子单元和本地时钟更新计算子单元，安全判断子单元用于根据时间同步链路端口传递的时间同步链路信息和本地时钟单元传递的本地时钟信息对时间同步链路进行安全判断，获得时间同步链路的安全状态Seci，并将安全状态Seci加入时间同步链路信息形成安全时间质量信息。其中，时间同步链路信息包括时钟同步偏差值ΔTi、链路时间不确定度UNi和链路时间抖动Jti，本地时钟信息包括时间不确定度UNL和时间抖动JtL。端口状态更新子单元用于根据安全时间质量信息和本地时钟信息对时间同步端口的状态的进行更新。本地时钟更新计算子单元用于根据时间同步端口的更新结果、安全时间质量信息和本地时钟信息进行安全时钟更新值计算，并将计算结果传递给本地时钟用于时钟更新。
安全判断子单元将每条时间同步链路端口传递的时间同步链路信息与本地时钟信息进行对比，以确定该时间同步链路端口对应的时间同步链路的性质。如图4所示，若时间同步链路的安全状态Seci＝0，即时间同步链路不安全，则在本轮更新中时间同步链路不可用，令Modi＝2；若时间同步链路的安全状态Seci＝1，即时间同步链路安全，则比较时间同步链路的链路时间不确定度UNi与本地时钟的时间不确定度UNL的关系，如果UNL≤UNi，则不将时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝0；如果UNL>UNi，则将时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝1。
令能够用于更新的时间同步链路端口即Modi＝1的数量为Nm，如果Nm>0，则采用如下公式更新本地时钟：
其中，
同时修正本地时钟的时间不确定度UNL和时间抖动JtL；
如果Nm＝0，则仅修正本地时钟的不确定度UNL和时间抖动JtL。
实施例2
本实施例提供了一种基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法，假设光纤时间同步网络具有N个安全时间同步节点，对于第k个安全时间同步节点，假设有Nk条时间同步链路与其链接。本实施例提出的基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法在每个安全时间同步节点上实施，具体实施步骤如下：
步骤1：对于第k个安全时间同步节点，每条时间同步链路首先进行时间同步信息的交互，对于每个时间同步链路端口，获得相应的时间同步链路信息i(比如：时钟同步偏差值
链路时间不确定度
链路时间抖动
等)。
步骤2：根据获得的Nk组时间同步链路信息
结合本地时钟信息
对每条时间同步链路进行安全状态判断得到安全状态
获得每条时间同步链路的安全时间质量信息
步骤3：根据每条时间同步链路的安全时间质量信息
分别与本地时钟信息进行对比，确定该端口的性质。如图4所示，如果该条链路的安全状态
即该链路不安全，则在本轮更新中，该条链路不可用，
如果该条链路的安全状态
即该链路安全，则比较该链路的时间不确定度
与本地时钟的时间不确定度
的关系，如果
则说明本地时钟的时间不确定度小于该链路时间信息，则不将该端口的链路信息用于时钟更新，
如果
则说明本地时钟的时间不确定度大于该链路的时间信息，则将该端口的链路信息用于时钟更新，
步骤4：令能够用于更新的端口
的数量为Nmk，如果Nmk>0，则将能够用于更新的端口
的时间信息来更新本地时钟。不失一般性的，可以采用如下公式进行更新：
其中，
同时修正本地时钟的时间不确定度
和时间抖动
如果Nmk＝0，则仅仅修正本地时钟的时间不确定度
和时间抖动
需要说明的是，对于本方法实施例，为了简便描述，故将其表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
Claims (6)
1.一种基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网装置，其特征在于，包括多个安全时间同步节点，所述安全时间同步节点之间通过时间同步链路链接，所述安全时间同步节点包括一个安全组网单元、与所述安全组网单元相链接的多个时间同步端口和一个本地时钟，每个所述时间同步端口对应链接一条所述时间同步链路；
所述安全组网单元包括：
安全判断子单元，用于根据所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息和所述本地时钟单元传递的本地时钟信息对所述时间同步链路进行安全判断，获得所述时间同步链路的安全状态Seci，并将所述安全状态Seci加入所述时间同步链路信息形成安全时间质量信息；
端口状态更新子单元，用于根据所述安全时间质量信息和所述本地时钟信息对所述时间同步端口的状态的进行更新；
本地时钟更新计算子单元，用于根据所述时间同步端口的更新结果、所述安全时间质量信息和所述本地时钟信息进行安全时钟更新值计算，并将计算结果传递给所述本地时钟用于时钟更新；
若所述时间同步链路的安全状态Seci＝0，即所述时间同步链路不安全，则在本轮更新中所述时间同步链路不可用，令Modi＝2；若所述时间同步链路的安全状态Seci＝1，即所述时间同步链路安全，则比较所述时间同步链路的链路时间不确定度UNi与所述本地时钟的时间不确定度UNL的关系，如果UNL≤UNi，则不将所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝0；如果UNL>UNi，则将所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝1；
令能够用于更新的所述时间同步链路端口即Modi＝1的数量为Nm，如果Nm>0，则采用如下公式更新所述本地时钟：
其中，
其中，ΔTi为时钟同步偏差值，Jti为链路时间抖动；同时修正所述本地时钟的时间不确定度UNL和时间抖动JtL；
如果Nm＝0，则仅修正所述本地时钟的不确定度UNL和时间抖动JtL。
2.根据权利要求1所述的基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网装置，其特征在于，所述时间同步链路信息包括时钟同步偏差值ΔTi、链路时间不确定度UNi和链路时间抖动Jti。
3.根据权利要求2所述的基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网装置，其特征在于，所述本地时钟信息包括时间不确定度UNL和时间抖动JtL。
4.一种基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.设置多个安全时间同步节点，所述安全时间同步节点之间通过时间同步链路链接，所述安全时间同步节点包括一个安全组网单元、与所述安全组网单元相链接的多个时间同步端口和一个本地时钟，每个所述时间同步端口对应链接一条所述时间同步链路；
S2.根据所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息和所述本地时钟单元传递的本地时钟信息对所述时间同步链路进行安全判断，获得所述时间同步链路的安全状态Seci，并将所述安全状态Seci加入所述时间同步链路信息形成安全时间质量信息；
S3.根据所述安全时间质量信息和所述本地时钟信息对所述时间同步端口的状态的进行更新；
S4.根据所述时间同步端口的更新结果、所述安全时间质量信息和所述本地时钟信息进行安全时钟更新值计算，并将计算结果传递给所述本地时钟用于时钟更新；
若所述时间同步链路的安全状态Seci＝0，即所述时间同步链路不安全，则在本轮更新中所述时间同步链路不可用，令Modi＝2；若所述时间同步链路的安全状态Seci＝1，即所述时间同步链路安全，则比较所述时间同步链路的链路时间不确定度UNi与所述本地时钟的时间不确定度UNL的关系，如果UNL≤UNi，则不将所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝0；如果UNL>UNi，则将所述时间同步链路端口传递的时间同步链路信息用于时钟更新，令Modi＝1；
令能够用于更新的所述时间同步链路端口即Modi＝1的数量为Nm，如果Nm>0，则采用如下公式更新所述本地时钟：
其中，
其中，ΔTi为时钟同步偏差值，Jti为链路时间抖动；同时修正所述本地时钟的时间不确定度UNL和时间抖动JtL；
如果Nm＝0，则仅修正所述本地时钟的不确定度UNL和时间抖动JtL。
5.根据权利要求4所述的基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法，其特征在于，所述时间同步链路信息包括时钟同步偏差值ΔTi、链路时间不确定度UNi和链路时间抖动Jti。
6.根据权利要求5所述的基于安全时间质量的光纤时间同步网络组网方法，其特征在于，所述本地时钟信息包括时间不确定度UNL和时间抖动JtL。
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