基于PCI总线的网闸数据交换系统的设计与实现

论文摘要

近几年来，网络安全隐患日益加深，各种影响网络安全事件不断发生。对政府机关，金融和科研机构单位这些对网络安全有相当高级别要求的用户而言，他们要保证自己内部网络的绝对安全，但更加希望能在此基础上能和外部网络进行适当的数据交换来满足某些业务方面的需要。因此，基于网络隔离的网闸技术就在这种背景下诞生。本论文在充分学习当前网闸技术的原理和技术同时，从公安部提出的对城市监控、管理的需求出发。对网络隔离网闸的数据交换系统进行了深入细致研究和开发。首先从网络隔离技术要求和网闸的技术原理着手，提出了基于PCI总线的网闸“2+1”系统架构方案，并详细介绍了系统总体结构和各部分的功能。其次从网闸的硬件设计与软件设计两大方向入手，对设计的系统进行详细阐述。在隔离传输硬件的设计中，系统采用PCI总线，合理的设计PCI局部总线接口电路、高速存储模块和FPGA控制逻辑状态机。使其支持DMA操作，提高网闸数据传输的速率。最后在网闸软件设计中，介绍了基于PCI9054接口芯片的Linux驱动程序编写和内网处理单元的HTTP应用代理服务模块的设计与实现。PCI驱动程序完成了对隔离传输硬件的DMA数据传输操作，为应用代理程序提供了底层设备操作接口。内网处理单元的HTTP应用代理服务模块采用Linux的socket网络编程和多进程技术开发编写。根据网闸技术要求实现了HTTP代理服务端、协议解析模块和协议还原模块三个部分。通过实验仿真验证，各模块初步达到预期功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 网络隔离网闸发展现状
• 1.3.1 基于SCSI的网闸技术
• 1.3.2 基于单向传输的网闸技术
• 1.3.3 国内外网闸产品简介
• 1.4 网闸的应用环境
• 1.5 本文的研究内容与各章节安排
• 1.5.1 本文研究内容和具体工作
• 1.5.2 各章节安排
• 第二章 相关原理与技术
• 2.1 TCP/IP模型和相关协议
• 2.1.1 OSI模型
• 2.1.2 TCP/IP协议模型
• 2.1.3 HTTP协议
• 2.2 网络安全问题与相关技术手段
• 2.3 网络隔离的技术要求
• 2.4 网闸技术
• 2.4.1 网闸概念
• 2.4.2 网闸技术特征
• 2.5 网闸数据交换原理
• 2.6 本章小结
• 第三章 网闸数据交换系统总体方案设计
• 3.1 网闸数据交换系统框架
• 3.1.1 隔离传输硬件
• 3.1.2 内网处理单元
• 3.1.3 外网处理单元
• 3.1.4 网闸总线接口
• 3.2 操作系统选型
• 3.2.1 操作系统选型原则
• 3.2.2 Linux操作系统
• 3.3 本章小结
• 第四章 隔离传输硬件设计与实现
• 4.1 隔离传输硬件架构设计
• 4.2 隔离传输硬件PCI总线接口设计与实现
• 4.2.1 PCI9054 与EEPROM接口实现
• 4.2.2 PCI9054 与LOCAL端总线接口实现
• 4.3 FPGA控制逻辑状态机设计
• 4.4 切换逻辑状态机设计
• 4.4.1 切换逻辑的设计
• 4.5 FPGA控制逻辑状态机时序仿真验证
• 4.6 本章小结
• 第五章 LINUX下网闸数据交换系统软件设计与实现
• 5.1 LINUX下PCI驱动程序设计
• 5.1.1 PCI驱动程序的关键数据结构
• 5.1.2 PCI驱动程序基本框架
• 5.1.3 PCI9054 数据传输特性
• 5.1.4 PCI驱动程序实现
• 5.1.5 PCI驱动模块加载
• 5.2 内网处理单元HTTP代理模块设计与实现
• 5.2.1 网闸环境中HTTP协议的数据交换
• 5.2.2 内网处理单元HTTP代理模块实现
• 5.3 协议解析模块验证与分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 研究前景展望
• 致谢
• 参考文献