[发明专利]一种防持续时间同步攻击的方法

说明书

一种防持续时间同步攻击的方法，是通过时间差量测模块接收BDS/GPS接收机发送的秒脉冲1PPS和基于本地高精度晶振分频后产生的晶振秒脉冲PPS，量测1PPS与PPS之间的时间差并发送至随机误差累积计算和判断模块；随机误差累积计算和判断模块接收量测的时间差后，在时间序列下基于世界标准时间的1PPS与PPS的时间差的数据集通过曲线拟合以估算得到PPS的累积误差进而得到BDS/GPS接收机每次输出的秒脉冲的随机误差，判断随机误差是否大于1us，若大于阈值则发出告警信号；否则对每次的随机误差进行累积运算，并判断累积误差值是否大于设定的阈值，若大于，则1PPS异常，存在持续时间同步攻击的危险。本发明能有效防止因卫星持续性欺骗干扰造成系统输出错误的时钟信息，从而造成系统业务功能紊乱的情况。

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体涉及一种防持续时间同步攻击的方法。

背景技术

近年来，全球卫星定位系统潜藏的安全缺陷日益凸显。后续研究表明，对基于GPS全球定位系统进行自动驾驶的邮轮等船舶发起虚构导航电文的诱骗攻击也可控制邮轮的航行。此外，必须运行在统一时间基准上的电力监控系统同样可能遭受时间同步攻击。

传统上，时间同步装置优先采用GPS/BDS(北斗卫星)卫星为主时钟源产生时间间隔为1秒的1PPS脉冲和经串口/RS-232输出与1PPS前沿对应的标准时间和日期代码以其为基准时钟对本地时钟进行定时，从而使得系统输出精准时间。失去GPS/BDS卫星信号时，时间同步装置采用本地时钟信号为时间基准进行守时，其中，1PPS具有随机误差，但是其是白噪声，其误差值满足均值为零的正态分布。例如MOTOROLA VP ONCORE型接受机，统计精度为50ns(1σ)，表示该接受机的秒脉冲偏差服从正态分布，GPS时钟误差落于1σ范围(50ns)内的概率为0.6828，落于2σ范围(100ns)内的概率为0.9546；落于3σ范围(150ns)内的概率为0.9974，1PPS误差为ns级别。

目前，对于时钟同步攻击，国内外进行了大量的研究，如，CPU设置软时钟判断0.2ms范围外的误差；加密；GPS、北斗时钟相互参照法等。并且针对时间同步攻击威胁，电力系统还发布新版本时间同步规范，规定要求对卫星时钟进行连续性检测，连续性检测要求时钟差值在1us内，若大于1us，则判断GPS/BDS卫星时钟信号存在异常。该规定可以防止时间误差在1us以上的时钟攻击，但是针对时间误差在1us内的持续时钟攻击却不能有效的防范，即：如果每次攻击偏差在允许范围内，则通过持续的攻击可使系统时间误差值累积大于其允许值。以WAMS广域测控系统为例，如按每秒偏差0.2us进行持续攻击，持续600s同步时间攻击可造成0.12ms时间偏差，从而造成2.16°功角差，从可导致错误控制决策。但是，以上方法都不能有效防止因卫星持续性欺骗干扰造成时间同步系统输出错误的时钟信息。

发明内容

本发明的目的是，针对上述现有技术的不足，提供一种防持续性时间同步攻击的方法，以有效防止因卫星时钟持续性欺骗干扰造成时间同步系统输出错误的时钟信息，从而造成电力监控系统业务功能紊乱的情况。

为达上述目的，本发明采用的技术方案为：一种防持续时间同步攻击的方法，该方法步骤如下：

步骤1：时间差量测模块接收BDS/GPS接收机发送的秒脉冲1PPS和基于本地高精度晶振分频后产生的晶振秒脉冲PPS，量测1PPS与PPS之间的时间差并发送至随机误差累积计算和判断模块；

上述提及的BDS/GPS秒脉冲1PPS由BDS/GPS接收机对接收的卫星信号解码后得到。晶振秒脉冲PPS是由本地高精度晶振产生的高频振荡计数信号经过锁相环后分频得到(为现有技术)。1PPS与PPS之间的时间差的量测为现有技术，通过鉴相器识别相位差计算获取。