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基于SSE的空中交通管理ATM信息安全保障方法的研究

作　者: 马兰
导　师: 李敏强
学　校: 天津大学
专　业: 系统工程
关键词: 空中交通管理信息安全信息保障安全评估评价指标体系
分类号: V355
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

空中交通管理ATM(Air Traffic Management,简称:空管)系统是一个采用航空卫星、数据链和计算机网络等综合技术的复杂的智能化信息系统,它将航空通信、导航、监视和自动化设施联接起来,为机场、航空公司和航空器等提供气象、航行情报和空中交通管制ATC(Air Traffic Control)等方面的信息服务,保障航空交通运输的安全运行。本文将安全系统工程SSE(Systems Security Engineering)理论应用到空管系统的信息安全保障和评估中,结合系统动态控制DSC(Dynamic System Control)的思想,提出了空管系统信息安全保障的方法。主要的创新点如下:第一,提出了动态的空管系统信息安全评估模型。建立了以静态、动态和状态评估为基础的空管系统信息安全综合评估理论体系;提出了基于安全基线策略的信息安全保障评价指标体系;为空管系统信息安全等级评定奠定了理论基础。第二,提出了基于神经网络模型的空管系统信息安全等级评估方法理论,提出了基于改进BP神经网络和基于径向基RBF神经网络的空管系统信息安全评估方法,实现了空中交通管理信息安全等级评价。第三,提出了基于SAP的空管系统业务数据安全访问方法。针对空管系统业务数据库的安全访问,提出了基于安全访问路径SAP(Secure Access Path)的空管系统业务数据安全访问方法,防御和阻止各种恶意的入侵攻击。该方法在安全接入节点SN采用Diameter实现了空管安全系统的统一身份认证,为空管系统重点数据库的访问提供了信息安全保障。本文部分成果已经采用空管系统实际的运行数据进行了测试,实验结果表明:本文的研究成果满足空管系统实际的需求,符合空管系统运行规则,对空管系统的信息安全保障和等级评定具有一定的实际应用价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-25
  1.1 背景和意义  7-9
  1.2 研究现状  9-22
    1.2.1 空管信息安全国际研究现状  9-16
      1.2.1.1 美国  10-15
      1.2.1.2 俄罗斯  15
      1.2.1.3 日本  15-16
    1.2.2 空管信息安全国内研究现状  16-20
    1.2.3 空管系统信息安全保障关键技术  20-22
  1.3 论文计划研究内容和组织结构  22-25
    1.3.1 主要研究内容  22-23
    1.3.2 组织结构  23-25
第二章空中交通管理ATM 信息安全保障体系结构  25-41
  2.1 空中交通管理空管系统三层模型  26-28
  2.2 空中交通管理空管系统信息安全隐患和系统漏洞分析  28-31
    2.2.1 系统漏洞  28-29
    2.2.2 安全隐患  29-31
  2.3 基于PKI 的可信任的空中交通管理ATM 信息安全保障体系结构  31-39
    2.3.1 PKI 体系结构  35-38
    2.3.2 航空电信网ATN 交叉认证环境  38-39
  2.4 本章小结  39-41
第三章空中交通管理ATM 信息安全保障综合评价模型  41-73
  3.1 信息安全评价模型  41-43
  3.2 空管信息安全保障框架  43-66
    3.2.1 空管信息安全综合评价模型  45-50
    3.2.2 空管信息安全系统评估方案和流程  50-52
    3.2.3 空管信息安全评价指标体系  52-57
      3.2.3.1 信息安全的安全基线政策  52-54
      3.2.3.3 基于安全基线的信息安全保障评价指标体系  54-57
    3.2.4 空管信息安全基础指标  57-61
      3.2.4.1 民航空管信息系统中信息的分类  57-59
      3.2.4.2 民航空管信息系统中信息安全保护等级的确定  59-61
    3.2.5 信息安全状态观测属性定义和量化  61-66
      3.2.5.1 信息安全属性的量化定义  61-62
      3.2.5.2 D-S 证据理论  62-64
      3.2.5.3 D-S 证据理论在安全属性量化中的应用  64-66
  3.3 模型仿真及结果分析  66-71
  3.4 本章小结  71-73
第四章空中交通管理ATM 综合决策的信息安全保障评价方法  73-99
  4.1 BP 模型神经网络基本原理与算法  73-77
    4.1.1 ANN 的BP 模型  73-74
    4.1.2 网络误差与权值调整  74-75
    4.1.3 BP 算法推导  75-77
  4.2 空管系统信息安全评估的BP 神经网络模型  77-85
    4.2.1 仿真及测试  79-85
  4.3 RBF 模型神经网络空中交通管理ATM 信息安全评估  85-97
    4.3.1 径向基神经网络原理  85-88
    4.3.2 空管安全评估的RBF 神经网络模型  88-97
      4.3.2.1 空管系统信息安全评估指标的选取  88-92
      4.3.2.2 安全等级的划分  92-93
      4.3.2.3 RBF 网络设计及仿真分析  93-97
  4.4 本章小结  97-99
第五章基于SAP 的空中交通管理ATM 业务数据安全访问方法  99-113
  5.1 空管系统数据处理  99-101
  5.2 基于SN 的安全访问路径  101-104
  5.3 基于Diameter 的空中交通管理ATM 全系统的统一认证  104-105
  5.4 仿真实验与结果性分析  105-111
    5.4.1 静态情况下通信成功的概率  105-107
    5.4.2 动态修复情况下通信成功的概率  107-110
    5.4.3 覆盖网络抵御DDoS 能力的仿真比较  110-111
  5.5 本章小结  111-113
第六章总结  113-117
  6.1 研究工作  113-114
  6.2 取得成果  114-116
  6.3 存在的问题和未来研究思路  116-117
参考文献  117-123
发表论文和参加科研情况说明  123-124
  在攻读博士期间发表的学术论文  123
  在攻读博士期间参加的科研项目  123-124
感谢  124

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