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安全性是铁路运营与发展的基础,为了提高铁路运营能力,我国高铁列车采用CTCS-3列车运行控制系统。CTCS-3列控系统采用基于GSM-R无线通信的车地通信方式,可以缩短车地通信时间,具有更大的信息承载量和更少的地面设备投入。但是,无线网络的开放性给铁路安全带来了巨大的隐患。因此,我国制订了铁路信号安全通信协议RSSP-I和RSSP-Ⅱ。本文考虑到使用软件方式设计实现RSSP-Ⅱ协议时CPU系统资源占用高、系统灵活性差的弊端,并结合RSSP-Ⅱ协议核心MAC验证码算法本身没有大量复杂的数学计算,在MAC码生成过程中仅有逻辑运算和查表运算的特点,使用FPGA设计并实现了RSSP-Ⅱ协议的核心MASL-MAC算法,解放了CPU系统资源占用,提高了系统运行效率,具有较高的工程应用价值。首先,本文对RSSP-Ⅱ协议结构进行了研究,介绍了开放系统可能面临的安全威胁,分析了协议的两个子模块和三个子层次构成,并对RSSP-Ⅱ实现安全通信的过程进行了详细的阐述。其次,本文分析了RSSP-Ⅱ铁路信号安全通信协议的核心算法消息鉴定安全层的MAC认证码生成算法。并对其底层的DES加密算法的实现原理、加解密过程做了详细的分析,包括IP置换和逆置换、子密钥生成、加密函数运算等。最后,在深入分析了消息鉴定安全层功能的基础上,本文在Quartus ii环境下使用FPGA设计并实现了MAC认证码生成过程,并使用Modelsim仿真软件对功能进行仿真验证。本文还使用PADS开发环境,设计了RSSP-Ⅱ核心算法的硬件电路验证平台,CPU通过并行总线将明文及密钥传输给FPGA,FPGA经过加密再通过串口打印最终结果,验证了本次设计的工程可实现性。通过本文的研究工作,成功实现了RSSP-Ⅱ铁路信号安全通信协议核心的MAC认证码生成过程,通过在安全控制系统平台种使用CPU+FPGA的组合方式,实现了复杂的通信控制,提高了系统性能,保障了系统的可靠性与安全性。