【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測，特別是涉及基于fpga可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置及設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本專利技術(shù)相關(guān)的
技術(shù)介紹
信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。
2、目前，各行各業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全的要求越來越高，以各個地區(qū)的電網(wǎng)公司為例，目前對各集控中心的設(shè)備以及各集控中心所轄電廠的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測還存在許多不足，導(dǎo)致設(shè)備可能被入侵，存在網(wǎng)絡(luò)安全隱患的問題。如何高效的對網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行監(jiān)測是本領(lǐng)域技術(shù)人員重要的研究課題。
3、fpga(field－programmable?gate?array，現(xiàn)場可編程門陣列)，是作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，具有集成度高、體積小、內(nèi)部邏輯資源豐富、接口豐富、實(shí)時性高、并行能力強(qiáng)等特點(diǎn)。將fpga可重構(gòu)技術(shù)技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域中，能實(shí)現(xiàn)高效、可靠且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測。但是在研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)在將fpga可重構(gòu)技術(shù)技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測中時，是將fpga把配置數(shù)據(jù)存放在外部的串行eprom中，這種方式有3個缺點(diǎn):重構(gòu)之前需要將整個fpga必須停止，會導(dǎo)致系統(tǒng)短暫中斷，影響網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測的實(shí)時性和連續(xù)性；只是對整個fpga進(jìn)行重構(gòu)，造成較多的資源消耗；重構(gòu)時fpga中以前的內(nèi)部狀態(tài)無法保存，會導(dǎo)致重構(gòu)時間延長，系統(tǒng)不可用時間增加，并且會影響網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測的可靠性和穩(wěn)定性。除此之外，現(xiàn)有技術(shù)中的配置方式采用的是重構(gòu)方式，現(xiàn)有的重構(gòu)方式是需要外部邏輯支持的off-chip方式，與靜態(tài)重構(gòu)類似，是通過串口或并口將配置信息傳送到芯片的配置存儲器中來實(shí)現(xiàn)的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，本專利技術(shù)提出了基于fpga可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置及設(shè)計(jì)方法，減少重構(gòu)時間的同時，提高了網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置的穩(wěn)定性和可靠性，實(shí)現(xiàn)了高效的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供基于fpga可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，包括：
4、通用微處理器、輸入輸出單元以及可重構(gòu)處理單元；所述輸入輸出單元通過總線與所述可重構(gòu)處理單元交互連接；所述通用微處理器通過總線與可重構(gòu)處理單元交互連接，所述通用微處理器用于發(fā)送控制信號至所述可重構(gòu)處理單元中；
5、所述可重構(gòu)處理單元為fpga配置電路，包括：i/o?fpga芯片、第一computing?fpga芯片、第二computing?fpga芯片，其中，i/o?fpga芯片分別與第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片交互連接；i/o?fpga芯片用于接收控制信號，并發(fā)送至第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片中，并啟動配置過程，第一computingfpga芯片和第二computing?fpga芯片用于發(fā)送反饋信號和配置數(shù)據(jù)至i/o?fpga芯片中；
6、其中所述控制信號包括restart＝0信號、restart＝1信號、nconfig信號、時鐘dclk信號以及數(shù)據(jù)data信號；所述反饋信號包括nstatus信號、conf_done信號和init_done信號；配置完成后，所述可重構(gòu)處理單元具有能用于網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測的規(guī)則匹配和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)功能。
7、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述i/o?fpga芯片中包括：緩存器、fpga配置邏輯模塊、控制邏輯芯片、pci-x橋，其中，所述緩存器和控制邏輯芯片用于接收控制信號；所述pci-x橋用于接收第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片發(fā)送的配置數(shù)據(jù)，并將配置數(shù)據(jù)傳送至緩存器中緩存，所述fpga配置邏輯模塊用于讀取緩存器和控制邏輯芯片中的控制信號與接收第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片發(fā)送的反饋信號。
8、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述緩存器為雙時鐘fifo。
9、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述i/o?fpga芯片中還包括仲裁模塊，所述緩存器、控制邏輯芯片和pci-x橋均與所述仲裁模塊相連，其中所述控制邏輯芯片是通過控制寄存器與仲裁模塊相連，緩存器和pci-x橋則直接與仲裁模塊相連。
10、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述fpga配置邏輯模塊采用ps方式配置，所述ps方式配置過程如下：
11、nconfig信號首先產(chǎn)生一個低脈沖，nstatus信號和conf_done信號被拉低，此時第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)；然后nconfig信號升高后，nstatus信號隨后變高,第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片進(jìn)入配置狀態(tài),至少延遲40μs后，時鐘dclk信號和數(shù)據(jù)data信號有效；當(dāng)conf_done信號被拉高后，第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片進(jìn)入初始化狀態(tài)，最后第一computingfpga芯片和第二computing?fpga芯片輸出init_done信號。
12、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述init_done信號被使能后輸出為低，在初始化完成后跳變?yōu)楦?，表示第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片進(jìn)入工作狀態(tài)。
13、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述ps方式配置出現(xiàn)錯誤后，nstatus信號將被拉低，則重新開始配置。
14、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片均包括使能輸出端和使能輸入端，所述第一computing?fpga芯片的使能輸入端接地，第一computing?fpga芯片的使能輸出端與第二computing?fpga芯片的輸入端相連。
15、第二方面，本專利技術(shù)提供基于fpga可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置的設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法包括如下過程：
16、通用微處理器發(fā)送控制信號至緩存器中，fpga配置邏輯模塊讀取緩存器中的控制信號，fpga配置邏輯模塊將控制信號傳送至第一computing?fpga芯片和第二computingfpga芯片中，啟動配置過程，fpga配置邏輯模塊采用ps方式配置，第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片發(fā)送反饋信號至fpga配置邏輯模塊中；配置完成后，可重構(gòu)處理單元具有能用于網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測的規(guī)則匹配和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)功能。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：通用微處理器、輸入輸出單元以及可重構(gòu)處理單元；所述輸入輸出單元通過總線與所述可重構(gòu)處理單元交互連接；所述通用微處理器通過總線與可重構(gòu)處理單元交互連接，所述通用微處理器用于發(fā)送控制信號至所述可重構(gòu)處理單元中；
2.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述I/O?FPGA芯片中包括：緩存器、FPGA配置邏輯模塊、控制邏輯芯片、PCI-X橋，其中，所述緩存器和控制邏輯芯片用于接收控制信號；所述PCI-X橋用于接收第一Computing?FPGA芯片和第二Computing?FPGA芯片發(fā)送的配置數(shù)據(jù)，并將配置數(shù)據(jù)傳送至緩存器中緩存，所述FPGA配置邏輯模塊用于讀取緩存器和控制邏輯芯片中的控制信號與接收第一Computing?FPGA芯片和第二Computing?FPGA芯片發(fā)送的反饋信號。
3.如權(quán)利要求2所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述緩存器為雙時鐘FIFO。
4.如權(quán)利要求2所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測
5.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述I/O?FPGA芯片中還包括若干個高速串行數(shù)據(jù)接口，若干個所述高速串行數(shù)據(jù)接口與所述仲裁模塊相連。
6.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述FPGA配置邏輯模塊采用PS方式配置，所述PS方式配置過程如下：
7.如權(quán)利要求6所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述INIT_DONE信號被使能后輸出為低，在初始化完成后跳變?yōu)楦撸硎镜谝籆omputing?FPGA芯片和第二Computing?FPGA芯片進(jìn)入工作狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述PS方式配置出現(xiàn)錯誤后，nSTATUS信號將被拉低，則重新開始配置。
9.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一Computing?FPGA芯片和第二Computing?FPGA芯片均包括使能輸出端和使能輸入端，所述第一Computing?FPGA芯片的使能輸入端接地，第一Computing?FPGA芯片的使能輸出端與第二Computing?FPGA芯片的輸入端相連。
10.基于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于FPGA可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置的設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法包括如下過程：
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于fpga可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：通用微處理器、輸入輸出單元以及可重構(gòu)處理單元；所述輸入輸出單元通過總線與所述可重構(gòu)處理單元交互連接；所述通用微處理器通過總線與可重構(gòu)處理單元交互連接，所述通用微處理器用于發(fā)送控制信號至所述可重構(gòu)處理單元中；
2.如權(quán)利要求1所述的基于fpga可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述i/o?fpga芯片中包括：緩存器、fpga配置邏輯模塊、控制邏輯芯片、pci-x橋，其中，所述緩存器和控制邏輯芯片用于接收控制信號；所述pci-x橋用于接收第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片發(fā)送的配置數(shù)據(jù)，并將配置數(shù)據(jù)傳送至緩存器中緩存，所述fpga配置邏輯模塊用于讀取緩存器和控制邏輯芯片中的控制信號與接收第一computing?fpga芯片和第二computing?fpga芯片發(fā)送的反饋信號。
3.如權(quán)利要求2所述的基于fpga可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述緩存器為雙時鐘fifo。
4.如權(quán)利要求2所述的基于fpga可重構(gòu)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述i/o?fpga芯片中還包括仲裁模塊，所述緩存器、控制邏輯芯片和pci-x橋均與所述仲裁模塊相連，其中所述控制邏輯芯片是通過控制寄存器與仲裁模塊相連，緩存器和pci-x橋則直接與仲裁模塊相連。
5....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高強(qiáng)，孫照彬，朱國棟，馬騰，韓根運(yùn)，田彥孜，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)山東省電力公司嘉祥縣供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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