设计心得:用FPGA打造最强网络防火墙系统,小心避过这些坑

2017-01-10 15:53:10 来源:EEFOCUS
标签:

 

项目背景及可行性分析

  1. 项目名称、项目的主要内容及目前的进展情况

基于FPGA防火墙系统设计。基于FPGA平台,设计一个具有防火墙功能的系统,具备对进出网络数据包解析、过滤等功能。目前正处于总体设计与论证阶段。

 

  1. 项目关键技术及创新点的论述;

关键技术有并行运算,状态检测,CAM,规则匹配,及PowerPC嵌入式系统。本项目的创新点是将传统的软件防火墙系统移植到硬件平台,充分利用FPGA的优势,软硬件相结合,提高处理速度和性能。

 

  1. 技术成熟性和可靠性论述:

 硬件防火墙开发模式就国内来说主要存在三类。一类是通过网络处理器(网络芯片), 一类是通过专用的FPGA编程,第三类是设计专用的ASIC芯片。相对于各种网络处理器,FPGA是设计ASIC芯片最重要的步骤之一。基于FPGA芯片的片上防火墙系统优势。框架结构灵活高效。开发者针对防火墙产品需求,有针对性定义数据通路、缓存单元、处理单元、内存总线、总线仲裁单元及其耦合构架,使之达到最优性能。数据线速处理。精心设计的框架结构,使得FPGA芯片的天然并行处理优势发挥到极致。数据在芯片内始终处于流动状态,多个处理单元在不同节点并行完成数据分析、处理、替换等操作,从原理上保证了数据线速处理。硬件可升级。最终产品保留FPGA芯片升级接口,随着网络应用环境与用户需求变化,更新芯片设计后,为用户提供硬件升级服务,最大程度保护用户投资。开发优势。所有功能集成在片内完成, 兼之FPGA I/O资源丰富特性,使得系统硬件布局极为简单,将网卡芯片、内存芯片与时钟直接与FPGA芯片连接即可,省却了传统主板繁杂的控制器、总线等结构,使得系统成本大幅下降。加之在FPGA中嵌入PowerPC硬核,使得片上系统的性能进一步提升。

 

项目实施方案

1.方案基本功能框图及描述

用框图的方式并加以简单的描述简述实施本项目的技术方案。

图1 方案基本功能流程框图

图1 方案基本功能流程框图

 

图2 系统结构框图

图2 系统结构框图

 

该方案采用FPGA硬件逻辑和嵌入系统的两层分层结构,如图1所示。

 

FPGA硬件逻辑及外围硬件主要实现的功能是:数据包收发、五元组(协议类型、源/目的IP地址、源/目的端口号)的数据分类以及固定字段模式匹配、转发数据的封装。

 

嵌入式系统实现的主要功能是:病毒与恶意攻击的检测、病毒与恶意攻击的处理、过滤规则管理、转发数据整理。

 

方案的核心部分是由实现入侵检测的三个模块组成。利用硬件匹配和数据负载匹配认别病毒和恶意攻击,为网络提供安全保护。

 

2.需要的开发平台

  实现本方案所需要的基本功能、功能、接口,FPGA,PowerPC,双网口(一个采用开发板上的网口,另需一网络扩展板),SRAM,

 

所需要的目标FPGA开发平台,简述为什么需要此平台

高级板-Virtex-2 Pro

 

  是否需要其它配套的开发工具

配套的下载,调试工具

 

2.方案实施过程中需要开发的模块

在本方案中需要研制、开发的功能主要模块,以及开发的方式

见图1、图2所示

 

3.系统最终要达到的性能指标

论述本项目最终完成时所设想达到的目标。

  实现一个具有防火墙功能的系统。

 

需要的其它资源

1.设计输入输出功能子板

子板功能描述、接口说明、时间、方式

网络扩展板,RJ45,2007年10月

 

2.测试设备

列出在方案实施过程中所需要的测试设备

万用表、示波器、频谱仪、逻辑分析仪等

 

3.方针、开发工具

列出在方案实施过程中所需要的仿真、开发工具等。

ModelSim、Xilinx ISE,Sinffer

 

 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

继续阅读
解读国产FPGA现状,发展需靠自力更生

2018年上半年对于中国半导体行业而言是多事之秋,发生了几件让国人深入思考的大事。我作为IC产业的逃兵,最近也在思考很多的问题,包括资本市场、集成电路行业和研究所的一些不成熟的想法。

美高森美PolarFire FPGA荣获杂志编辑选择奖的最具竞争力FPGA产品奖

致力于在功耗、安全、可靠性和性能方面提供差异化的领先半导体技术方案供应商美高森美公司(Microsemi Corporation,纽约纳斯达克交易所代号:MSCC) 宣布其PolarFire® 可编程逻辑器件(FPGA) 荣获《中国电子商情》杂志2017年度编辑选择奖。

加速云在FPGA界获认可,直接上干货
加速云在FPGA界获认可,直接上干货

昨天下午,加速云在北京召开“加速新科技,驱动智未来”发布会,正式推出旗下四大创新产品及三大解决方案。该系列方案,能满足数据和模型规模不断扩大的需求,助力深度学习模型高效运转。

使用英特尔 FPGA 加速企业工作负载已成为主流趋势

今天,英特尔宣布原始设备制造商 (OEM) 在其服务器系列中采用了英特尔现场可编程门阵列 (FPGA) 加速。这是可重新编程芯片的首次重要使用,旨在加速现代数据中心中的主流应用。

终极之战打响,AI芯片四大门派集结
终极之战打响,AI芯片四大门派集结

此为AI芯片产业系列的重磅报道之一,通过对AI芯片最热的四大应用行业与各大入场行业玩家的拆解,全景式地解构了AI芯片产业链面貌

更多资讯
中兴事件让我们悲愤,这个赛道却给我们带来一线亮光

中兴事件,使得芯片产业第一次得到如此广泛的关注,在正视差距、弥补差距的同时,我们也应该看到,除了硬件层面的芯片之外,整个电子信息产业还缺乏另一个镇国重器,即软件层面的操作系统。

不只华为,这19家中国科技企业都可能遭到美司法部调查

中兴事件发生4天后,4月19日,美国国会美中经济与安全审查委员会发布《美国联邦信息通讯技术(ICT)供应链针对中国的脆弱性分析》报告(《Supply Chain Vulnerabilities from China in U.S. Federal Information and Communications Technology》

都在嚷嚷高5G,我国4G通信现状却是这般
都在嚷嚷高5G,我国4G通信现状却是这般

2013年年底工信部正式向三大运营商发放TD-LTE牌照后,国内4G网络迎来快速建设期。现在,4G网络的建设又迎来了新的里程碑!

在通信领域,区块链能否有所作为?

近年来,从美国硅谷到华尔街,从北京中关村到上海陆家嘴,从各国央行到商业银行,从联合国、国际货币基金组织到许多国家政府研究机构,区块链已成为讨论热度最高的时髦词汇。

5G有什么独到之处?这几个问题回答你

当我们在谈论5G时,我们都在谈些什么呢?网速快?5G与物联网?5G与人工智能?无人驾驶?5G究竟有何了不起,让我们如此期待?

电路方案