量子增强安全时间同步协议研究

张 萌，吕 博

(中国信息通信研究院 技术与标准研究所， 北京 100191)

0 引 言

未来第六代移动通信技术(6th Generation Mobile Networks，6G)将实现“智慧连接”、“深度连接”、“全息连接”和“泛在连接”[1-7]。随着感知交互、自动控制、智能互联和远程操作等方面的需求日益明显，未来信息网络对于时间同步的要求也更加严格，不仅时间同步精度需求提升，其可靠性和安全性也受到广泛的关注。比如工业互联网中，运动控制、数字控制、操作信令和告警产生都依赖于同步技术[8]，时钟同步中的错误可能导致错误的定时，因此可能产生错误的传感器报告，最终导致决策错误。因此对于时间同步的安全攻击会对依赖于准确时间的服务产生严重的不利影响。

近年来，随着各种安全攻击的引入，同步协议，特别是精确时钟同步协议(Precise Time Protocol ，PTP)的安全性受到了越来越多的关注。当同步协议在不可信的网络环境中传输时，需要对其进行保护。本文提出了一种量子增强安全时间同步协议，可以对网络中的报文攻击和延时攻击进行预防。

1 PTP安全隐患分析及实验验证

PTP利用协议报文中的4个时间戳(tM1、tS2、tS3和tM4)进行主(Master)从(Slave)设备时间偏差Δ和环回时延D的计算：

对于PTP的安全攻击包含以下几种形式：

这与真实的时钟偏差Δ之间的差值为

本文对报文攻击进行了实验验证，如图 1(a)所示，两台分组传送网(Packet Transport Network，PTN)设备之间串入网络损伤仪模拟不可信网络。时间分析仪在网元1(NE1)侧模拟时间服务器，通过PTP接口向NE1注入时间信息，并测量网元2(NE2)输出信号与标准时间之间的偏差。……