随着我国铁路高密、重载、快速的发展,铁路信号系统从双机热备发展到三取二制式和二乘二取二制式。由于二乘二取二制式安全性高、可靠性好、造价低等优点,在现有铁路信号设备特别是高铁计算机联锁中被广泛地使用。本文以既有线站间安全信息的传输为媒介,介绍一种新型的二乘二取二安全计算机,并着重研究该系统系内和系间的安全通信问题。首先,根据二乘二取二安全计算机的基本原理,介绍其组成模块和实现的主要功能。然后,采用七步风险分析法,对其系内CPU和系间CPU的数据通信过程进行风险分析。风险分析以系统的主要功能为出发点,运用FMECA、事件树和故障树等方法,对数据传输过程中出现的错误进行危害识别、后果分析和原因分析。在此基础上,为了防止数据传输错误引发的严重后果,需要对系内和系间在通信过程中出现的诸如重复、删除、乱序、损坏和延时等威胁进行防护。防护的主要方法是采用前向序号、后向序号、类型码、周期序号、超时机制和CRC校验等安全技术,设计相关安全通信协议。最后,为了验证此安全通信协议的有效性和实用性,在python环境下,模拟二乘二取二系内和系间的数据通信过程,在发送端注入重复、删除、乱序、损坏、延时等威胁,检测接收端收到的消息是否满足完整性、有序性、真实性和实时性的特点。