معماری امنیتی غیرمتمرکز مبتنی بر بلاکچین برای شبکه های ارتباطی سیستم های کنترل قطار (CBTC)

سیستم های کنترل قطار مبتنی بر ارتباطات (CBTC) با استفاده از فناوری های ارتباطی بی سیم، ایمنی و کارایی شبکه های ریلی شهری را افزایش می دهند. با این حال، اتخاذ تکنیک های ارتباط بی سیم و شبکه سازی، سیستم های CBTC را در برابر حملات سایبری آسیب پذیرتر کرده است. احراز هویت هویت یک رویکرد موثر برای بهبود امنیت سیستم است. مکانیسم های احراز هویت موجود در CBTC از یک سیستم مدیریت کلید متمرکز استفاده می کنند که به نقاط شکست تکی حساس است. برای بهبود امنیت سیستم، در این مقاله یک بلاکچین در سیستم های CBTC مستقر شده است. کلاینت هایی که برنامه ی بلاکچین را اجرا می کنند نه تنها به عنوان گره های بلاکچین برای ارائه ی مدیریت کلید توزیع شده برای سیستم CBTC عمل می کنند، بلکه به عنوان گره های رله برای احراز هویت ارتباط بین گره های کنترل قطار در سیستم های CBTC نیز کار می کنند. بر اساس طرح امنیتی توزیع شده ی مبتنی بر بلاکچین، مسئله ی انتخاب تولیدکننده ی بلوک و تصمیم گیری تحویل کلاینت بلاکچین روی قطار مورد بررسی قرار گرفته است. با هدف کمینه سازی تاثیر فرآیند به روزرسانی کلید بر عملکرد سیستم CBTC و حفظ امنیت سیستم در سطح معقول، مسئله ی انتخاب تولیدکننده ی بلوک و تصمیم گیری تحویل کلاینت بلاکچین روی قطار با استفاده از رویکرد یادگیری تقویتی عمیق فرموله شده است. نتایج گسترده ی شبیه سازی نشان می دهد که طرح امنیتی مبتنی بر بلاکچین پیشنهادی می تواند به طور قابل توجهی امنیت سیستم CBTC را بهبود بخشد و سیستم های CBTC نیاز به فدا کردن بخشی از عملکرد خود برای تضمین امنیت سیستم دارند.

کلیدواژه ها:

بلاکچین ، سیستم کنترل قطار مبتنی بر ارتباطات (CBTC) ، امنیت سایبری ، مدیریت کلید توزیع شده ، یادگیری تقویتی عمیق ، حمل ونقل ریلی شهری