基于高速密码芯片的IPv6路由器安全模块的设计与实现

论文摘要

随着人们对网络依赖性的日益增强,网络中传递的信息的安全性也显的愈来愈重要,这也促使人们采用各种措施来保护网络信息的安全,其中IPSec协议便是目前流行的一种网络信息安全协议。目前,IPSec协议大多由软件来实现,由于各种认证和加密算法占用了CPU很大一部分计算资源,故软件实现方法会造成系统性能下降,网络带宽减小。少数安全产品虽然用硬件实现了IPSec功能,但处理速度也就在几百兆,这是因为没有一个高性能的专用芯片来支持运算量很大的认证和加密算法。 2004年,国家数字交换系统工程技术中心（简称NDSC）与北京多思科技工业园股份有限公司联合开发出了开弦SSⅫ-B-01（支持SHA-1,MD5和3DES算法）和开弦SSⅫ-B-03（支持RIJNDAEL算法）两款芯片,并对其行了测试。测试结果表明,该系列芯片达到了设计要求,很适合在高性能网络中对数据流进行实时加/解密,具有一定的实用价值。 为了尽快将密码芯片应用到实际设备中,本论文讨论了开弦系列密码芯片的一种应用方案,具体来说,就是为NDSC研制的IPV6路由器设计一个安全模块,并以开弦系列高速专用密码芯片作为加/解密算法模块,由FPGA控制实现对数据的IPSec协议处理。 本论文的主要研究内容有: ●基于开弦系列高速密码芯片的IPV6路由器安全模块总体结构设计。 ●安全模块IPV6输出/输入包处理控制单元FPGA设计与实现方案。 ●适应快速查找需要的安全协议数据库（SPD）和安全关联数据库（SAD）的硬件结构设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 课题背景
• §1.3 论文的研究内容及难点
• §1.4 论文组织
• 第二章 相关背景知识
• §2.1 IPV6协议及IPV6路由器体系结构介绍
• §2.2 IPSEC协议介绍
• §2.3 开弦SSⅫ系列密码芯片介绍
• §2.4 本章小结
• 第三章 安全模块总体结构设计
• §3.1 安全模块在IPV6路由器中的位置
• §3.2 安全模块总体结构
• §3.3 安全模块工作流程
• §3.4 本章小结
• 第四章 SPD和SAD设计方案
• §4.1 SPD和SAD的硬件结构
• §4.2 SPD和SAD数据格式设置
• §4.3 本章小结
• 第五章 输出/输入处理控制单元设计与实现
• §5.1 输出处理控制单元设计与实现
• §5.1.1 RocketIO模块实现方案
• §5.1.2 34位转66位模块实现方案
• §5.1.3 加密输入模块实现方案
• §5.1.4 加密输出模块实现方案
• §5.1.5 66位转34位模块实现方案
• §5.2 输入处理控制单元设计与实现
• §5.2.1 解密输入模块实现方案
• §5.2.2 解密输出模块实现方案
• §5.3 本章小结
• 第六章 安全模块性能分析
• §6.1 有效性分析
• §6.2 可靠性分析
• §6.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录1 CAM+SRAM级联75K62100输出时序
• 附录2 SSⅫ-B-01密码芯片性能测试数据
• 附录3 英文缩略语