基于PCI Express總線的加密系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著3G、4G高速網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步普及，人們對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的需求進(jìn)一步增長(zhǎng)，在感受到現(xiàn)代社會(huì)高效便捷的同時(shí)，其背后的重大隱患——數(shù)據(jù)泄露，也漸漸的浮現(xiàn)到人們的視野當(dāng)中。
　　加密技術(shù)是解決此類(lèi)問(wèn)題的重要措施，如今其應(yīng)用范圍已經(jīng)深入到服務(wù)器、大型數(shù)據(jù)交換設(shè)備以及安全服務(wù)平臺(tái)等設(shè)備領(lǐng)域。但縱觀國(guó)內(nèi)近年來(lái)相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，部分研究還停留在效率低下的軟件加密領(lǐng)域，部分研究雖利用了硬件實(shí)現(xiàn)，卻存在著工作效率不高的問(wèn)題，甚至有些設(shè)備直接選擇

2、利用國(guó)外的安全芯片完成設(shè)計(jì)，存在著敏感信息泄露的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。
　　本文調(diào)研了國(guó)內(nèi)外最新的加密卡技術(shù)，將PCI Express總線與對(duì)稱(chēng)加密算法DES和非對(duì)稱(chēng)加密算法RSA密碼技術(shù)相結(jié)合，輔以FPGA硬件作為運(yùn)算加速設(shè)備平臺(tái)，成功設(shè)計(jì)出基于PCI Express總線的加密系統(tǒng)，系統(tǒng)兼顧采用了最新一代高速 I/O數(shù)據(jù)總線，能夠更好的適應(yīng)設(shè)備升級(jí)帶來(lái)的的硬件兼容性問(wèn)題。該系統(tǒng)完成了DES和1024位 RSA兩類(lèi)密碼算法的硬件加速，在ML5

3、55實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上 DES的工作頻率達(dá)到150MHz，RSA達(dá)到80MHz，二者的性能表現(xiàn)良好，滿足實(shí)際需求。
　　本文主要內(nèi)容包括硬件和軟件兩部分，其中硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸和密碼運(yùn)算等功能，軟件部分完成了PCI Express設(shè)備的底層驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)和簡(jiǎn)易的應(yīng)用程序界面開(kāi)發(fā)，將二者結(jié)合搭建出一套基于PCI Express總線的硬件加密系統(tǒng)原型。經(jīng)過(guò)性能測(cè)試驗(yàn)證，該加密卡的加密性能和數(shù)據(jù)傳輸性能滿足實(shí)際要求，在密碼運(yùn)算設(shè)備領(lǐng)域具有良好