[发明专利]基于钟差动力学模型的光纤时间同步监控方法与系统

说明书

本发明涉及时间同步技术领域，具体涉及一种基于钟差动力学模型的光纤时间同步监控方法与系统，包括获得钟差测量值ΔT，将ΔT划分为确定性变化部分和随机性变化部分；计算确定性变化部分的值并从ΔT中去除以得到监控参数值；根据监控参数值判断是否存在异常状态并决定时钟的更新方案。本专利通过对光纤时间同步系统的钟差进行动力学建模，将钟差的确定性变化部分和随机性变化部分分离，该方法可以提高延时攻击识别的能力，识别出潜在的攻击，有效提高光纤时间同步系统的安全性。

技术领域

本发明涉及时间同步技术领域，具体涉及一种基于钟差动力学模型的光纤时间同步监控方法与系统。

背景技术

时间是记录各个事件持续长度和相互之间间隔的量。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。光纤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，是一种重要的时间同步方案。

在实际的光纤时间同步系统中，延时攻击是影响时间同步系统时间同步精度的一种重要攻击手段。如何识别延时攻击是光纤时间同步系统面临的一个重要安全性问题。

针对以上列出的现有技术存在的缺陷，需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

为了克服上述内容中提到的现有技术存在的缺陷，本发明提供了基于钟差动力学模型的光纤时间同步监控方法与系统，旨在通过对时间同步的钟差动力学过程进行数学物理建模，将时间同步钟差分为确定性变化部分和随机变化部分，可以提高光纤时间同步系统攻击识别的能力，识别出潜在的延时攻击，并进行预警，提高光纤时间同步系统的安全性。

为了实现上述目的，本发明中方法部分具体采用的技术方案是：

基于钟差动力学模型的光纤时间同步监控方法，应用于包含源端时钟和本地端时钟的时间同步系统，该方法可精准识别并去除由延时攻击引入的测量偏差和/或由测量引入的噪声，包括如下步骤：

获得钟差测量值ΔT，将ΔT划分为确定性变化部分和随机性变化部分；

计算确定性变化部分的值并从ΔT中去除以得到监控参数值；

当监控参数值超出预设范围值则判断为状态异常并视为受到延时攻击，进行攻击预警，本地端时钟不更新；

当监控参数值未超出预设范围值则判断为状态正常并视为未受到延时攻击，若前一次钟差测量时未受到延时攻击，则去除本次测量噪声W_m后对本地端时钟进行更新以实现同步；若前一次钟差测量时受到延时攻击，则去除前一次攻击造成的偏差ΔT_attack和两次测量噪声W_m后对本地端时钟进行更新以实现同步。

上述公开的方法，通过将钟差确定性变化部分进行去除，减少了随即性变化部分的范围，能够更加准确地判断出是否存在延时攻击，从而可高效监控和实现时间同步。

进一步地，在计算钟差值时可采用多种可行的方案，利用多种模型进行模拟计算以得到钟差值，此处进行优化设置，选择其中一种具体可行的方案，按照二阶动力学模型获得钟差的计算值：

其中，对本地端时钟进行第k次更新的更新值为ΔT_update(k)，τ_k表示第k-1次更新到第k次更新的时间间隔；ΔT_pre(k)表示第k次更新前的实际钟差，ΔT_post(k)表示第k次更新后的实际钟差，表示第k次更新前的实际钟差一阶导数，表示第k次更新后的实际钟差一阶导数；w_T(k)表示钟差的过程噪声，w_T1(k)表示钟差一阶导数的过程噪声。