SOC的高速数据流加密传输的方法实现

最新更新时间:2013-12-25来源: 互联网关键字:SOC  高速数据流 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

 

SOC的高速数据流加密传输的方法实现

计算机技术的发展使移动存储设备代替纸张逐渐成为信息传递的主要方式,无纸化办公也逐渐成为行业用户的主要办公方式。随着电子商务、数字管理以及移动办公等现代行业的迅猛发展,行业用户(政府、企业、*、涉密机关)对安全通讯及移动存储设备的数据安全要求越来越高。

但是,移动介质存在着众多安全隐患,数据的随意拷贝、数据的任意打印、移动介质的丢失等均能导致信息的泄密或被盗;*、黑客的入侵使网际信息传输完全暴露在不法分子面前。因此,如何保证信息保存及传递的过程中的数据安全,成为安全通讯和移动存储设备重点需要解决的问题。安全移动存储设备替代普通移动存储设备的趋势越来越明显。

目前市场上针对安全移动存储、安全通讯方面的数据流加密设备主要采用软件加密或数据分段加密的方法。这些方法安全度低,很容易被攻破,非常不适合政府、*、涉密机关和企业等安全度要求高的行业用户对重要数据的携带、保存和传输。另外一种安全移动存储设备的解决方案安全度比较高,但是其采用的是CPU实时搬运数据的方法。这种方法虽比前一种方法安全,但是其速度大大降低,仅为400KBps,远远满足不了移动存储设备对20MBps的速度要求。为满足相关领域大批量高速实时加密的市场需求,很多科研单位和企业都在力求解决这一问题。

高速数据流实时加密方法的技术实现

本文介绍一种高速数据流实时加密方法。该方法利用一颗芯片内的硬件模块完成数据的加密和高速传输的功能,安全度更高,传输速度更快。

该芯片架构摒弃了传统的数据进出均由CPU控制的管理方式,而是采用SOC芯片中的硬件模块实现加密、传输的过程,每一个步骤均由专门的硬件模块负责。专用算法模块完成对数据流的快速加密,高速的传输接口完成数据的传输,使大批量数据能真正地、安全地流动起来。加密的同时在高速传输,从而实现了对数据流的实时加密传输,满足安全移动存储、安全通讯等领域对速度和安全性的需求。

1.安全数据流传输

实现高速数据流加解密的前提是采用高速的通讯接口和高速的加解密模块(如图1),完成数据包的接收、加密/解密、发送的过程。高速接口采用双端口的方式,具有同一个流动方向,接收和发送分离(高速接口可为USB2.0、SATA、PATA、以太网等接口)。高速加解密模块可采用安全等级比较高、执行速度比较块的算法,例如DES。



从图1可见:数据流从高速通讯接口流入芯片,经过高速加密模块后,通过另外一个高速接口发送出去,完成一个高速加密通讯的过程。

2.Pipe line数据处理

虽然采用高速的通讯接口和高速加密模块,但是每一个数据包在完成接收、加密/解密、发送这三个步骤时,都会占用一定的时间,如果采用顺序执行,这类产品的速度要比没有加密功能的产品降低很多。为再次提高加密传输速度,在数据加密传输的过程中采用了Pipe line(流水线)的数据处理方式(图2),可使处理速度再提高两倍。



处理一个数据包时将整个过程分解为3个部分:接收、加/解密、发送。CPU在每完成一步时仅对这3个模块进行控制,不做数据处理。当大批数据需要处理时,每个时间周期内可同时完成3个数据包中的其中一个步骤,如图2所示,即平均一个时间周期处理一个数据包,该时间周期即为Pipe line周期。但在一个周期内必须保证3个步骤全部执行完毕,CPU才可以对这3个模块进行控制。

 

由图2可见,Pipe line数据处理周期为:

Tperiod = (Max(Ttx,Trx,Tsec)+Tsys)

在此过程中,如果3个阶段的处理时间相近,处理周期明显减少为原来的1/3左右,一个周期处理一个数据包,速度提高2倍。CPU仅承担控制的任务,并不负责数据的搬运,程序量非常少,这样便大大减少了CPU执行程序所占用的时间。

3.数据存储域的切换

如何保证一个处理周期内可同时对3个数据包分别处理呢?本文采用了数据存储域切换的方法。如图3所示,每个功能模块分别对应一个RAM模块,在第n个周期,接收明/密文并存放在RAM1内;在第n+1个周期,将RAM1切换对应到加/解密模块,将RAM1中的数据包加/解密;在第n+2个周期,将RAM1切换对应到发送模块,并将RAM1中的密/明文发送出去,完成同一个数据包的处理过程。

为实现Pipe Line的流水线工作方式,在同一个周期内,同时处理3个数据包。在第n个周期接收数据到RAM1,加/解密RAM2中的数据,并同时将RAM3中的数据发送出去;在第n+1个周期中,RAM1切换到加/解密模块,RAM2切换到发送模块,而RAM3切换到接收模块,这3个功能模块再分别对相应的数据进行处理,以保证平均一个处理周期处理一个数据包,实现pipeline的流水线工作方式。

该实现方法借鉴了CPU执行指令时流水线作业的方式,并使用2个高速的通讯接口,从而保证数据流上的每一时刻每一个模块都在工作。这种方法可以最大限度地利用所有模块资源,大大提高数据流加密的速度,使实时加密通讯和高速加密存储成为可能。



技术亮点

高速数据流加密的实现方法有下面几个技术亮点,可满足实时、高速、安全的需求。

(1)加/解密和数据传输完全由芯片实现,依靠的代码量非常少,硬件实现比软件实现的速度要快十几倍甚至几十倍。

(2)在SOC内部采用Pipe line的流水线架构,使得在同一个周期内并行执行3个模块,同时完成3个任务,大大缩短了一个数据包的平均处理时间。

(3)改变了CPU传统的管理方式,其仅作为加密模块和通讯接口的控制端,而不在数据搬运的通路上,避免因CPU执行冗长的代码时占用过多的时间。

(4)2个高速的通讯接口使接收和发送分开,同一时间可以接收一个数据包并发送另外一个数据包。

(5)内部集成高速的高安全度的加密算法,使数据以密文的形式在通路上出现,保证数据的安全。

通过实际检测并将该方法与传统加密方法进行对比测试,可明显看出采用此方法实现的数据流加密,其速度比传统的方法提高了50倍甚至更高,有效解决了在通讯、移动存储中加入安全度高的加密算法后速度明显降低的问题,为实现高速数据流加密、高安全性的加密存储设备以及安全通讯设备提供了可靠的硬件和技术保障。

关键字:SOC  高速数据流 编辑:神话 引用地址:SOC的高速数据流加密传输的方法实现

上一篇:电网中的安全色和安全标志
下一篇:亚运智能交通及监控精细化管理技术

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 20:56

路畅科技新一代车载资讯娱乐平台采用CSR SiRFprimaII SoC
    路畅科技有限公司(Shenzhen Roadrover Technology)已采用与CSRSiRFprimaII方案做为中高阶车载资讯娱乐系统(in-vehicle infotainment;IVI)系列产品的新一代平台。路畅科技的嵌入式(in-dash)车载产品选择SiRFprimaII方案因为它具备完整效能、可靠性和成本效益的最佳组合,同时提供精确的定位、连接能力和丰富的多媒体功能。     路畅科技公司总经理张宗涛表示:「新一代SiRFprimaII平台能迎合大陆市场的需求,不仅可以提供我们对多功能系统单晶片平台方案所要求的速度、准确性、可靠性和成本效益,同时还可提供当地技术支援。完整的CSR平台方案将协助我们快速
[手机便携]
片上系统SoC设计流程
什么叫SOC?   20世纪90年代中期,因使用ASIC实现芯片组受到启发,萌生应该将完整计算机所有不同的功能块一次直接集成于一颗硅片上的想法。这种芯片,初始起名叫System on a Chip(SoC),直译的中文名是系统级芯片。   如何界定SoC,认识并未统一。但可以归纳如下:   ①SoC应由可设计重用的IP核组成,IP核是具有复杂系统功能的能够独立出售的VLSI块;   ②IP核应采用深亚微米以上工艺技术;   ③SoC中可以有多个MPU、DSP、MCU或其复合的IP核。   SoC 技术设计系统芯片流程   用SoC 技术设计系统芯片,一般先要进行软硬件划分,将设计基本分为两
[模拟电子]
华夏芯发布异构多核SoC芯片“北极星”
在CES2018消费电子展上,华夏芯向全球发布了领先的CPU/DSP处理器IP和AI专用处理器IP,以及基于前述IP、支持双目立体视觉与目标识别等功能的异构多核SoC芯片“北极星”,与同类产品相比,无论是安全性、可靠性、适用性,还是面积、功耗、成本都更适合于规模化、商业化应用。 华夏芯嵌入式CPU/DSP处理器IP作为嵌入式高端64位超标量处理器,实现了乱序多发射的超标量流水线,支持1~4个核心,单核主频最高达2~3GHZ频率(TSMC CMOS 28nm或者更先进工艺);新增的可变长向量单元可提供强大的并行计算能力;支持2D DMA引擎和加速器专用接口(PXI),能够实现CPU与AI处理器等外部模块之间的高速数据传输。
[嵌入式]
华夏芯发布异构多核<font color='red'>SoC</font>芯片“北极星”
Mouser供货Terasic开发套件 专为Altera SoC FPGA而设
2016年1月25日 贸泽电子(Mouser Electronics) 即日起开始分销Terasic Technologies的Atlas-SoC和DE0-Nano-SoC开发套件。Terasic Technologies是Altera的重要设计服务网络合作伙伴。Atlas-SoC开发套件专为嵌入式软件开发人员而设计,其功能在于启动Linux、运行网络和虚拟网络计算(VNC)服务器,并提供参考设计、开发工具和教程,以加速工程师片上系统软件开发的学习曲线。DE0-Nano-SoC开发套件专为硬件开发人员而设计,通过参考设计和教程,引导开发人员完成现场可编程门阵列(FPGA)、硬核处理器系统(HPS)和系统设计。
[嵌入式]
ARM为高端移动体验树立全新标杆
.基于ARMv8-A架构的最新处理器ARM Cortex -A72,性能较五年前的处理器提升50倍 .最新ARM CoreLink CCI-500高速缓存一致性互连(Cache Coherent Interconnect)允许更大的系统带宽,同时提升系统效率 .最新的ARM Mali -T880图形处理器可在现有移动设备的功耗范围内,带来主机级的游戏体验与视觉震撼 .基于台积电(TSMC)先进的16纳米FinFET+工艺节点进行优化的ARM POP IP .Cortex-A72授权合作伙伴包括海思半导体、联发科技和瑞芯微电子 ARM今日宣布推出全新IP组合,为2016年上市的移动设
[单片机]
ARM为高端移动体验树立全新标杆
Atmosic 宣布完成7200万美元新一轮融资
Atmosic 宣布完成7200万美元新一轮融资,同时发布搭载能量收集技术的全新蓝牙5.3片上系统(SoC)产品系列 Atmosic过去一年实现强劲增长,现宣布扩大产品阵容 2022年1月20日——中国北京 物联网(IoT)能量收集无线技术的全球领导者Atmosic 今日宣布获得由风险投资公司Sutter Hill Ventures领投的7200万美元新一轮融资。同时,Atmosic 还发布了ATM33系列, 搭载能量收集技术的全新蓝牙5.3片上系统(SoC)。新产品系列提供前所未有的高能效,能够消除现今物联网产品因频繁更换电池所带来的高成本及资源浪费。 风险投资公司Sutter Hill Ventures董事总经
[网络通信]
新文件解密Switch新机型:升级SoC与RAM设计不会变
据外媒最新消息,Nintendo Switch FCC 的新文件表明,任天堂计划更新 Switch 的 SoC 和 RAM。 本周早些时候,报道曝光了一款新的 Switch 机型,该机型将于 2021 年初发布。据称,这款“新”升级的 Switch 可以支持 4K 分辨率和拥有更强的计算能力。各种主流媒体都报道了这款传闻中的全新「Switch Pro」,包括彭博社和 The Verge。 彭博社写道:“新机的规格尚未最终确定,尽管这家公司已在考虑包括更多的计算能力和 4K 高清晰度图形,任天堂今年秋天将面临激烈的竞争,吸引游戏玩家的注意力尤其重要,因为 PlayStation 5 和 Xbox Series X 一定会在购
[手机便携]
A17 Pro芯片功耗表现成焦点 3纳米能成明年手机SoC救世主?
苹果(Apple)iPhone 15系列新机即将在本周正式上市,而全球各大科技网红及测试机构,都陆续收到新机并释出开箱影片,其中iPhone 15 Pro系列搭载的最新A17 Pro芯片,实际表现究竟如何,是外界高度关注的重点。 毕竟身为首颗采用3纳米制程的手机SoC,能不能一次突破现有手机SoC的技术极限,对于手机应用的未来发展也有重大影响。 然而,多数测试的结果皆显示,运作效能是有比前一代提升,提升幅度也和苹果发表会上提供的数字相去不远,但功耗的部分也是冲上了新高点,这样的表现让不少人确实都感到失望。 就实际的跑分数据来说,A17 Pro的分数确实是优于上一代A16,以及2022年高通(Qualcomm)推出的Snapdra
[手机便携]
小广播
最新模拟电子文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved