基于双核安全系统辅核硬件体系结构的研究与实现

摘要

随着互联网技术的发展，计算机网络日益成为人们生活中必不可少的部分，而信息安全问题也日益突出，尤其是在国家关键业务领域和国防系统中，信息安全尤为重要。目前，我国的计算机信息终端多以Windows系统为主，由于Windows系统本身固有的缺陷，给我国的网络安全防护带来了很大难度。因此，研究基于Windows终端的信息防护措施显得尤为重要。 本文在分析和研究了常用个人计算机硬件体系结构和ARM系统硬件体系结构的基础上，提出一种主/辅式双核安全系统的模型，然后给出该双核安全系统的工作原理和辅核模块硬件框架结构。 论文按照辅核模块硬件框架的组成，采用不同的组合方式，设计了4种硬件实现方案并分析了它们各自的优缺点。根据课题进度，论文选择第一种方案作为实现方案，规划了“附板+母板”的实现方法和“先验证，再实现”的工作步骤。我们首先实现了验证板，并通过验证板验证双核安全系统辅核模块硬件体系结构的可行性。然后根据验证结果，进行系统集成，实现辅核模块的硬件原型系统，制作出原型板。在原型系统成功的基础上，又分别从电平匹配、PCB板尺寸、网络传输速度3个方面对原型板进行优化，制作了3个优化原型板。最后总结了实现中需要注意的技术问题。 通过实验证明，本论文构建的辅核模块硬件平台既能保证网络通信的畅通，又能为Linux系统下过滤程序的运行提供可靠的硬件环境，达到课题设计的目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题来源

1.2课题目的和意义

1.3国内外研究情况和进展

1.3.1面向特定软件的加密卡解决方案

1.3.2面向特定用户群的嵌入式防火墙解决方案

1.4本论文主要工作及篇章结构

2硬件体系结构的相关理论基础

2.1 PC机硬件体系结构

2.2 PCI总线

2.3计算机接口技术

2.3.1 I／O接口的作用

2.3.2接口的分类

2.3.3 I／O接口的控制方式

2.3.4 I／O扩展槽

2.4双端口存储器

2.5 DMA传输

2.6 ARM嵌入式系统硬件体系结构

2.7 TCP／IP网络协议模型

2.7.1 OSI参考模型

2.7.2 TCP／IP网络协议模型

2.7.3计算机网络数据格式

3双核安全系统辅核硬件体系结构设计

3.1总体目标及设计思想

3.1.1总体目标

3.1.2设计思想

3.2双核安全系统的工作机制

3.2.1常用计算机终端的网络数据传输

3.2.2双核安全系统的工作机制

3.3软硬件边界划分

3.3.1软硬件边界划分的一般方法

3.3.2本系统的软硬件边界划分

3.4辅核模块硬件体系框架结构

3.4.1 PCI总线接口芯片

3.4.2数据转移通道

3.4.3 Linux硬件环境

3.4.4网络传输接口

3.4.5辅助部分

3.5四种硬件设计方案及性能比较

3.5.1低速低带宽方案

3.5.2高速高带宽方案

3.5.3高速经济方案

3.5.4高速集成方案

3.6方案选择与实现方法

3.6.1方案选择

3.6.2实现方法

4验证板的实现及系统验证

4.1器件选择

4.1.1S3C2410和优龙ST2410开发板

4.1.2沁恒CH365开发板

4.1.3 IDT70V05S

4.2验证板的实现

4.2.1连接电路设计

4.2.2原理图设计

4.2.3 PCB板设计

4.2.4芯片焊接

4.3方案验证

4.3.1验证方法

4.3.2主核向辅核传送数据的验证

4.3.3辅核向主核传送数据的验证

5原型系统的硬件实现

5.1基本原型板的实现

5.1.1器件选择

5.1.2 PCB设计与硬件实现

5.2优化原型板的实现

5.2.1电平匹配优化

5.2.2 PCB板尺寸优化

5.2.3网络传输速度优化

5.3细节问题及解决

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致 谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况