一种基于龙芯处理器的物理隔离网闸设计与实现

发布时间：2020-12-17 15:59

　　为了满足物理隔离网闸设计需求和信息安全领域关键设备自主可控要求,设计并实现了一种基于国产2K1000龙芯处理器和Linux开源操作系统的物理隔离网闸。该系统满足了网闸内外网接口的物理隔离通信的需求,关键器件及软件实现了自主可控。 

【文章来源】：佳木斯大学学报(自然科学版). 2020年03期

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

物理隔离网闸系统原理

龙芯2K1000是龙芯中科技术有限公司推出的一款低功耗、性能先进的处理器,主要面向于网络应用领域,采用40nm工艺,片内集成2个主频 1GHzGS264 处理器核,并集成了64位DDR3 控制器以及各种系统IO接口,因此在本设计中,内网处理单元、外网处理单元均采用龙芯2K1000处理器为核心,利用龙芯2K1000丰富的片上资源,构成2路千兆以太网通讯接口、1路PCI-E摆渡单元接口,并利用LIO本地总线接口扩展了1路百兆以太网配置接口。图2为内外网处理单元硬件硬件设计框图,其中DDR3采用4片紫光HXI15H4G160,单片为16位512MB,构成64位2GB DDR3存储器系统。BIOS采用华邦W25Q80BV SPI Flash,容量为1MB。文件系统基于SLC NAND存储器,采用三星K9F1G08U0C,容量为128MB。通讯用网口设计为2路千兆以太网,千兆PHY采用KSZ9031RN,通过RMII接口与2K1000片内集成的GMAC连接。配置用网口设计为百兆以太网,采用DM9000AEP,通过2K1000集成的外部总线接口LIO连接。

如系统原理所述,摆渡单元实现了内外网之间的物理连接断开及数据摆渡。该单元硬件基于Lattice公司的ECP5系列FPGA,型号为LFE5UM-45F-8BG381C,内置2路SERDES硬核,可实现2路PCIe接口分别与内网处理单元及外网处理的单元连接,利用FPGA集成的1944Kb Embedded Memory设计了容量为192KB的双端口SRAM用于内外网之间的数据摆渡。另外根据物理隔离网闸内外网之间PCIE接口物理连接断开要求,设计了总线控制模块,该模块主要接收内外网处理单元传输请求信号及双端口SRAM控制信号,根据这些信息决定内网处理单元及外网处理单元PCIE接口的通断[3]。摆渡单元FPGA结构框图如下图所示。3 软件设计

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于软件的安全网闸实现技术[J]. 李炫均,李朝铭.  信息技术与信息化. 2019(01)
[2]Linux下的PCIE同步时钟卡的设备驱动程序开发[J]. 杨兵见,魏丰,陈永志.  计算机测量与控制. 2017(01)
[3]基于FPGA的高速网闸交换卡的设计[J]. 曹旭东,张实.  科学技术与工程. 2013(22)

硕士论文
[1]基于物理隔离技术的网闸系统的设计与实现[D]. 王博.西安电子科技大学 2014



本文编号：2922306