随着城市化进程的加快,城市轨道交通成为了众多市民出行的首选交通方式。基于通信的列车运行控制(Communication-Based Train Control,CBTC)系统保证了列车高效、有序地运行,在城市轨道交通网中得到广泛应用。无线通信技术和计算机网络技术的引入有效提高了CBTC系统的运行效率,但这些技术本身的脆弱性导致系统更易受到各方面的信息安全攻击,因此列控系统信息安全愈发受到重视。身份认证机制是保证列控系统信息安全的一项有效手段。现有的一些轨道交通安全通信协议中缺少身份认证机制,不能保证数据在传输时的安全性;少数拥有身份认证机制的协议,采用中心化的密钥管理方式,对单点故障十分敏感。区块链凭借其去中心化、不可篡改等特性广泛应用于诸多领域,基于区块链的分布式认证技术能有效解决中心化带来的问题。但现有的通用区块链系统(如比特币,以太坊等)并不是为轨道交通系统密钥管理所开发的,其系统的交易速率并不能满足密钥更新的实时性需求。针对这一问题,本文利用虚拟化与云计算技术,搭建了基于资源虚拟化的区块链平台,实现了对物理资源的虚拟化分配,在牺牲部分安全性的前提下,有效提高了区块链平台的实时性;利用设计的基于资源虚拟化的区块链平台,本文开发了一个分布式密钥管理系统,并将该系统部署在仿真的列控系统中。分布式密钥管理系统在保证列控通信数据传输安全的同时,提高了系统对抗单点攻击的能力。论文的主要研究内容如下:(1)在研究了现有通用区块链技术的基础上,设计了基于资源虚拟化的区块链平台,实现了区块链上的用户创建、交易发送、智能合约部署等操作;同时制定平台的资源虚拟化方案,利用交易分级的方式实现对区块链节点虚拟化资源的合理调配和灵活运用。(2)设计了基于区块链的列控密钥管理系统的整体框架,搭建了分布式密钥管理系统。密钥管理系统的实现内容包括基于系统架构及功能完成智能合约的编写与部署,根据密钥管理所需的密钥注册、更新、恢复与撤销操作编写Node.js交易脚本,最后设计与实现了前端的密钥显示与操作界面。(3)将分布式密钥管理系统与列控系统进行对接,根据通信链路编写接口软件,完成数据在区块链节点的准确转发。采用数字签名技术设计了列控系统安全通信协议,在数据转发的同时利用该协议实现消息的身份认证,保证数据的安全性。最后,编写性能测试软件对系统通信实时性进行评估,测试结果表明系统的通信性能不受影响。(4)利用Kubernetes云计算的关键技术实现了区块链节点的资源虚拟化。并对区块链节点进行拓展,实现云平台上区块链节点的部署与管理;通过相关接口设计实现区块链云节点与物理节点的交互,提升了资源虚拟化区块链平台下资源配置的灵活性,提高了整个分布式密钥管理系统的可拓展性。