PCIE密碼卡
技術(shù)涉及一種基于PCle接口的密碼卡及該密碼卡的數(shù)據(jù)加密方法，涉及密碼卡及數(shù)據(jù)加密領(lǐng)域。目的在于解決現(xiàn)有的普通密碼卡密鑰存儲(chǔ)量小、數(shù)據(jù)傳輸延遲、響應(yīng)速度慢的問題。ARM處理器和FPGA模塊通過高速片內(nèi)總線進(jìn)行互連，ARM處理器的存儲(chǔ)信號(hào)輸出輸入端與存儲(chǔ)模塊的存儲(chǔ)信號(hào)輸入輸出端連接，F(xiàn)PGA模塊的通信信號(hào)輸入輸出端與PCle接口的通信信號(hào)輸出輸入端連接，PCle接口與外部服務(wù)器連接。PCle接口接收外部服務(wù)器發(fā)送的業(yè)務(wù)處理請求包，并將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到FPGA模塊內(nèi)部的RAM中；FPGA模塊向ARM處理器請求業(yè)務(wù)權(quán)限并啟動(dòng)算法進(jìn)行加密運(yùn)算；ARM處理器通知FPGA模塊啟動(dòng)PCle接口將數(shù)據(jù)回傳至外部服務(wù)器。實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的密碼卡功能。
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加密是對軟件進(jìn)行保護(hù)的一種有效手段。從加密技術(shù)的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢來看，加密可大體劃分為軟加密和硬加密兩種。硬加密的典型產(chǎn)品是使用并口的軟件狗，它的缺點(diǎn)是端口地址固定，容易被邏輯分析儀或軟件跟蹤，并且還占用了有限的并口資源。加密卡具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：，不易受資源環(huán)境限制；第二，設(shè)備配置空間采用自動(dòng)配置方式，反跟蹤能力強(qiáng)；第三，在擴(kuò)展卡上易于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的加密算法。
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如今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，電子郵件、網(wǎng)上支付、個(gè)人通信等信息服務(wù)被廣泛使用,在此背景下信息安全成為重要研究課題。公鑰基礎(chǔ)設(shè)施(Public KeyInfrastructure,PKI)技術(shù)利用公鑰理論和技術(shù)提供了信息安全服務(wù)，而基于PKI技術(shù)的SM1.SM2.SM3SM4、算法是國家密碼管理局制定的商用密碼，在電子政務(wù)、電子商務(wù)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。PCIE(PCIExpress)總線技術(shù)作為第三代I/O總線標(biāo)準(zhǔn)采用串行數(shù)據(jù)傳輸和點(diǎn)到點(diǎn)互連技術(shù),在高速設(shè)備中應(yīng)用廣泛。在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，較高時(shí)鐘頻率帶來信號(hào)完整性、電源完熬性、串?dāng)_等問題,用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)PCB(Printed CircuitBoard)將無法滿足系統(tǒng)穩(wěn)定工作的要求。
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隨著3G、4G高速網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步普及,人們對高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的需求進(jìn)一步增長,在感受到現(xiàn)代社會(huì)便捷的同時(shí),其背后的重大隱患——數(shù)據(jù)泄露,也漸漸的浮現(xiàn)到人們的視野當(dāng)中。加密技術(shù)是解決此類問題的重要措施,如今其應(yīng)用范圍已經(jīng)深入到服務(wù)器、大型數(shù)據(jù)交換設(shè)備以及安全服務(wù)平臺(tái)等設(shè)備領(lǐng)域。但縱觀國內(nèi)近年來相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,部分研究還停留在效率低下的軟件加密領(lǐng)域,部分研究雖利用了硬件實(shí)現(xiàn),卻存在著工作效率不高的問題,甚至有些設(shè)備直接選擇利用國外的安全芯片完成設(shè)計(jì),存在著敏感信息泄露的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。本文調(diào)研了國內(nèi)外新的加密卡技術(shù),將PCI Express總線與對稱加密算法DES和非對稱加密算法RSA密碼技術(shù)相結(jié)合,輔以FPGA硬件作為運(yùn)算加速設(shè)備平臺(tái),成功設(shè)計(jì)出基于PCI Express總線的加密系統(tǒng),系統(tǒng)兼顧采用了新一代高速I/O數(shù)據(jù)總線,能夠更好的適應(yīng)設(shè)備升級(jí)帶來的的硬件兼容性問題。
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