淺析烏魯木齊空管中心ADS—B接入自動化系統優化與研究

余闐

摘 要：空管自動化系統需要多種監視手段，文章闡述目前烏魯木齊區管中心引接ADS-B（廣播式自動相關監視）信號情況和接入自動化系統后存在的問題及潛在的風險，通過故障現象檢測和分析，采取相關安全防控策略管理ADS-B數據流量及走向，并提出地面站地址規劃及傳輸方式優化方法，盡可能降低故障風險，保護自動化系統安全。

關鍵詞：自動化系統；ADS-B；訪問控制；地址規劃

中圖分類號：V355 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0193-02

引言

隨著衛星通信和空地數據鏈技術的發展，雷達已經不是空管監視的唯一手段，自動相關技術在空管系統中的作用表現的越來越重要。自烏魯木齊區管中心成立以來，自動化系統引接了南疆若干個ADS-B地面站數據，但監視信號接入子網交換機并未采取相關安全防護策略，各地面站ADS-B數據相互串擾，造成主用自動化系統出現航班大面積掉標牌現象，因此ADS-B數據接入自動化系統的優化與研究就顯得尤為重要。

1 典型故障案例現象及分析

11：08（UTC），管制部門反映主用自動化系統出現航班大面積掉標牌的現象并要求立即切換至備用自動化系統保障運行，11：09（UTC）主用自動化系統航跡恢復。

通過在系統管理席位（SMP）進行數據回放，技術維護人員發現11：08：18雷達管制屏幕大面積航班掉標牌，雷達航跡和ADS-B航跡變為推測航跡并逐步消失，但計劃航跡仍然存在，11：11：20主用自動化航跡陸續恢復正常，然而該時間段內備用自動化航跡一切正常。

遠程登錄主用監視數據處理服務器（SDP）和主用監視源前置處理服務器（SFP），查看home/atc/log/zl_log目錄下的zlsem日志中的num_sem數值過高，正常情況下該項數據應自動釋放且歸零；查看home/atc/log/zl_log目錄下的top日志中的CETC_NET和CETC_NETRAD兩個進程中的CPU占用率高達3%，正常情況下該數值不超過1%；查看home/atc/log/tk_log日志，發現該時間段內某地面站ADSB數據量激增，遠高于其他時間段內的ADSB數據量。

通過查看上述日志可知，ADSB地面站數據接入自動化系統存在潛在風險。ADSB交換機內的各地面站的數據會相互串擾，導致某一時間段內交換機端口數據量增大，從而引發系統故障。

2 交換機訪問控制列表配置

根據CISCO交換機訪問控制列表規則：

#access-list access-list-number {permit|deny} protocol source source-wildcard destination destination-wildcard

“access-list-number”是擴展ACL編號，范圍從100-199。

{permit|deny} 是這條ACL條目執行的操作，允許/拒絕地址通過。

“protocol”代表協議，可以用具體的協議名稱代替，比如TCP、UDP、ICMP、IP等。

“source source-wildcard”，表示源地址以及通配符掩碼，通配符可以用host表示。

“destination destination-wildcard”，表示目的地址以及通配符掩碼。

“訪問控制列表指令組”是逐條執行的，在逐條執行的過程中，只要發現有一條匹配，則使用那一條規定動作確定允許或拒絕（比如執行第一條的時候就匹配了，那么就使用第一條規定的動作允許或拒絕，后面的語句就不會被執行了），如果所有指令都不匹配，默認的動作是拒絕。

在此，我們使用擴展訪問控制列表，將指令組應用于交換機對應端口，可以根據源和目的地址進行包過濾，其余數據包無法通過。

南疆ADS-B地面站點以A-G為例：

ADS-B地面站數據從三層交換機引出，分別接入主用自動化SFP服務器，主用自動化測試平臺SFP服務器，備用自動化防火墻，備用自動化測試平臺防火墻，區管監控主機。

以A地面站為例交換機配置如下：

實現功能：配置拓展訪問控制列表指令組101，允許A地面站A機、B機將數據包通過ADS-B交換機送入監控終端，此端口不接收其他數據包。

access-list 101 permit ip host X.Y.Z.A1/A2 host 監控IP

access-list 101 permit ip host X.Y.Z.A1/A2 host 主備用自動化IP

access-list 101 permit ip host X.Y.Z.A1/A2 host 主備用測試平臺IP

access-list 101 deny ip any any

interface GigabitEthernet0/0/1

ip access-group 101 in

以A和B兩個ADS-B地面站點為例，在三層交換機可以接收到兩站點數據，但在其中一個站點ping不通另一站點IP，因此實現了數據隔離，排除了地面站間的數據串擾。

3 數據傳輸方式及地址規劃

根據民用航空ADS-B數據處理中心系統技術要求，ADS-B二級數據處理中心應能夠根據需求引接本區域內及相鄰區域的 ADS-B 數據（包括ADS-B地面站和數據站融合后輸出的數據），經過處理后為區域管制中心自動化系統、大型終端區管制中心自動化系統等提供 ADS-B 實時綜合監視信息，為本區域內的中低空管制中心、終端（進近）管制中心、塔臺自動化系統提供備份 ADS-B 實時綜合監視信息，同時向兩個一級數據處理中心上傳 ADS-B 實時綜合監視信息。

輸出接口可由用戶指定為組播、單播或廣播；采用UDP組播時，可以配置組播路由。架設兩臺三層交換機并配合防火墻作為ADS-B二級數據處理中心的邊界審計設備，在三層交換機上配置相應輸出的綜合監視信息的組播地址，并寫入相應的安全防控策略。

ADS-B二級數據處理中心輸出的綜合監視信息組播地址規劃需同時滿足以下兩個條件：

（1）規劃的組播地址必須在規定的預留組播地址范圍內，且未被占用。

根據IP組播的定義：IPMulticast地址為D類地址，地址范圍224.0.0.0-239.255.255.255，并將D類地址劃分為本地鏈接組播地址、預留組播地址、管理權限組播地址。其中 224.0.1.0～238.255.255.255 為預留組播地址，用于全球范圍或網絡協議，多播地址應從此范圍內選擇。

（2）規劃的組播地址不能與主備用自動化輸出的綜合航跡和飛行數據組播地址沖突。

4 結束語

烏魯木齊空管中心ADS-B接入自動化系統的優化與研究還需進一步實踐與考證，由于數據在傳輸和交互的過程中體現出較強的開放性，所以做好數據引接的信息安全管理工作就顯得尤為重要，應當引進收集，檢測和分析的技術來進行監控，促進空管自動化發展，提升民航的運行保障能力，建設民航強國做出積極有力的貢獻。

參考文獻：

[1]胡飛.ADS-B系統的原理分析與風險研究[J].科技傳播，2011（03）.

[2]黃丹 .ADS-B技術在INDRA空管自動化系統中的設計與應用[J].中國高新技術企業，2017（01）.

[3]駱敏.基于訪問控制列表實現網絡安全及實例[J].科技信息：學術版，2006（09）.

[4]D Mccallie ，J Butts ， R Mills.Security analysis of the ADS-B implementation in the next generation air transportation system[J].International Journal of Critical Infrastructure Protection，2011，4（02）：78-87.endprint