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SOC的高速數據流加密傳輸的方法介紹
作者：
時(shí)間：2012-02-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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處理一個(gè)數據包時(shí)將整個(gè)過(guò)程分解為3個(gè)部分：接收、加/解密、發(fā)送。CPU在每完成一步時(shí)僅對這3個(gè)模塊進(jìn)行控制，不做數據處理。當大批數據需要處理時(shí)，每個(gè)時(shí)間周期內可同時(shí)完成3個(gè)數據包中的其中一個(gè)步驟，如圖2所示，即平均一個(gè)時(shí)間周期處理一個(gè)數據包，該時(shí)間周期即為Pipe line周期。但在一個(gè)周期內必須保證3個(gè)步驟全部執行完畢，CPU才可以對這3個(gè)模塊進(jìn)行控制。
由圖2可見(jiàn)，Pipe line數據處理周期為：
Tperiod = (Max(Ttx,Trx,Tsec)+Tsys)
在此過(guò)程中，如果3個(gè)階段的處理時(shí)間相近，處理周期明顯減少為原來(lái)的1/3左右，一個(gè)周期處理一個(gè)數據包，速度提高2倍。CPU僅承擔控制的任務(wù)，并不負責數據的搬運，程序量非常少，這樣便大大減少了CPU執行程序所占用的時(shí)間。
3．數據存儲域的切換
如何保證一個(gè)處理周期內可同時(shí)對3個(gè)數據包分別處理呢？本文采用了數據存儲域切換的方法。如圖3所示，每個(gè)功能模塊分別對應一個(gè)RAM模塊，在第n個(gè)周期，接收明/密文并存放在RAM1內；在第n+1個(gè)周期，將RAM1切換對應到加/解密模塊，將RAM1中的數據包加/解密；在第n+2個(gè)周期，將RAM1切換對應到發(fā)送模塊，并將RAM1中的密/明文發(fā)送出去，完成同一個(gè)數據包的處理過(guò)程。
為實(shí)現Pipe Line的流水線(xiàn)工作方式，在同一個(gè)周期內，同時(shí)處理3個(gè)數據包。在第n個(gè)周期接收數據到RAM1，加/解密RAM2中的數據,并同時(shí)將RAM3中的數據發(fā)送出去；在第n+1個(gè)周期中，RAM1切換到加/解密模塊，RAM2切換到發(fā)送模塊，而RAM3切換到接收模塊，這3個(gè)功能模塊再分別對相應的數據進(jìn)行處理，以保證平均一個(gè)處理周期處理一個(gè)數據包，實(shí)現pipeline的流水線(xiàn)工作方式。
該實(shí)現方法借鑒了CPU執行指令時(shí)流水線(xiàn)作業(yè)的方式，并使用2個(gè)高速的通訊接口，從而保證數據流上的每一時(shí)刻每一個(gè)模塊都在工作。這種方法可以最大限度地利用所有模塊資源，大大提高數據流加密的速度，使實(shí)時(shí)加密通訊和高速加密存儲成為可能。
技術(shù)亮點(diǎn)
高速數據流加密的實(shí)現方法有下面幾個(gè)技術(shù)亮點(diǎn)，可滿(mǎn)足實(shí)時(shí)、高速、安全的需求。
(1)加/解密和數據傳輸完全由芯片實(shí)現，依靠的代碼量非常少，硬件實(shí)現比軟件實(shí)現的速度要快十幾倍甚至幾十倍。
(2)在SOC內部采用Pipe line的流水線(xiàn)架構，使得在同一個(gè)周期內并行執行3個(gè)模塊，同時(shí)完成3個(gè)任務(wù)，大大縮短了一個(gè)數據包的平均處理時(shí)間。
(3)改變了CPU傳統的管理方式，其僅作為加密模塊和通訊接口的控制端，而不在數據搬運的通路上，避免因CPU執行冗長(cháng)的代碼時(shí)占用過(guò)多的時(shí)間。
(4)2個(gè)高速的通訊接口使接收和發(fā)送分開(kāi)，同一時(shí)間可以接收一個(gè)數據包并發(fā)送另外一個(gè)數據包。
(5)內部集成高速的高安全度的加密算法，使數據以密文的形式在通路上出現，保證數據的安全。
通過(guò)實(shí)際檢測并將該方法與傳統加密方法進(jìn)行對比測試，可明顯看出采用此方法實(shí)現的數據流加密，其速度比傳統的方法提高了50倍甚至更高，有效解決了在通訊、移動(dòng)存儲中加入安全度高的加密算法后速度明顯降低的問(wèn)題，為實(shí)現高速數據流加密、高安全性的加密存儲設備以及安全通訊設備提供了可靠的硬件和技術(shù)保障。本文引用地址：
http://dyxdggzs.com/article/149725.htm
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