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SOC的高速數(shù)據(jù)流加密傳輸?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)(2)

454398 ? 來源:羅姆半導(dǎo)體社區(qū) ? 作者:羅姆半導(dǎo)體社區(qū) ? 2022-12-08 16:46 ? 次閱讀
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來源:羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

2.Pipe line數(shù)據(jù)處理

雖然采用高速的通訊接口和高速加密模塊,但是每一個數(shù)據(jù)包在完成接收、加密/解密、發(fā)送這三個步驟時,都會占用一定的時間,如果采用順序執(zhí)行,這類產(chǎn)品的速度要比沒有加密功能的產(chǎn)品降低很多。為再次提高加密傳輸速度,在數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)倪^程中采用了Pipe line(流水線)的數(shù)據(jù)處理方式,可使處理速度再提高兩倍。

處理一個數(shù)據(jù)包時將整個過程分解為3個部分:接收、加/解密、發(fā)送。CPU在每完成一步時僅對這3個模塊進(jìn)行控制,不做數(shù)據(jù)處理。當(dāng)大批數(shù)據(jù)需要處理時,每個時間周期內(nèi)可同時完成3個數(shù)據(jù)包中的其中一個步驟,即平均一個時間周期處理一個數(shù)據(jù)包,該時間周期即為Pipe line周期。但在一個周期內(nèi)必須保證3個步驟全部執(zhí)行完畢,CPU才可以對這3個模塊進(jìn)行控制。

在此過程中,如果3個階段的處理時間相近,處理周期明顯減少為原來的1/3左右,一個周期處理一個數(shù)據(jù)包,速度提高2倍。CPU僅承擔(dān)控制的任務(wù),并不負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的搬運(yùn),程序量非常少,這樣便大大減少了CPU執(zhí)行程序所占用的時間。

3.?dāng)?shù)據(jù)存儲域的切換

如何保證一個處理周期內(nèi)可同時對3個數(shù)據(jù)包分別處理呢?本文采用了數(shù)據(jù)存儲域切換的方法。每個功能模塊分別對應(yīng)一個RAM模塊,在第n個周期,接收明/密文并存放在RAM1內(nèi);在第n+1個周期,將RAM1切換對應(yīng)到加/解密模塊,將RAM1中的數(shù)據(jù)包加/解密;在第n+2個周期,將RAM1切換對應(yīng)到發(fā)送模塊,并將RAM1中的密/明文發(fā)送出去,完成同一個數(shù)據(jù)包的處理過程。

為實(shí)現(xiàn)Pipe Line的流水線工作方式,在同一個周期內(nèi),同時處理3個數(shù)據(jù)包。在第n個周期接收數(shù)據(jù)到RAM1,加/解密RAM2中的數(shù)據(jù),并同時將RAM3中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去;在第n+1個周期中,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個功能模塊再分別對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,以保證平均一個處理周期處理一個數(shù)據(jù)包,實(shí)現(xiàn)pipeline的流水線工作方式。

該實(shí)現(xiàn)方法借鑒了CPU執(zhí)行指令時流水線作業(yè)的方式,并使用2個高速的通訊接口,從而保證數(shù)據(jù)流上的每一時刻每一個模塊都在工作。這種方法可以最大限度地利用所有模塊資源,大大提高數(shù)據(jù)流加密的速度,使實(shí)時加密通訊和高速加密存儲成為可能。

技術(shù)亮點(diǎn)

高速數(shù)據(jù)流加密的實(shí)現(xiàn)方法有下面幾個技術(shù)亮點(diǎn),可滿足實(shí)時、高速、安全的需求。

(1)加/解密和數(shù)據(jù)傳輸完全由芯片實(shí)現(xiàn),依靠的代碼量非常少,硬件實(shí)現(xiàn)比軟件實(shí)現(xiàn)的速度要快十幾倍甚至幾十倍。

(2)在SOC內(nèi)部采用Pipe line的流水線架構(gòu),使得在同一個周期內(nèi)并行執(zhí)行3個模塊,同時完成3個任務(wù),大大縮短了一個數(shù)據(jù)包的平均處理時間。

(3)改變了CPU傳統(tǒng)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(shù)據(jù)搬運(yùn)的通路上,避免因CPU執(zhí)行冗長的代碼時占用過多的時間。

(4)2個高速的通訊接口使接收和發(fā)送分開,同一時間可以接收一個數(shù)據(jù)包并發(fā)送另外一個數(shù)據(jù)包。

(5)內(nèi)部集成高速的高安全度的加密算法,使數(shù)據(jù)以密文的形式在通路上出現(xiàn),保證數(shù)據(jù)的安全。

通過實(shí)際檢測并將該方法與傳統(tǒng)加密方法進(jìn)行對比測試,可明顯看出采用此方法實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)流加密,其速度比傳統(tǒng)的方法提高了50倍甚至更高,有效解決了在通訊、移動存儲中加入安全度高的加密算法后速度明顯降低的問題,為實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)流加密、高安全性的加密存儲設(shè)備以及安全通訊設(shè)備提供了可靠的硬件和技術(shù)保障。

審核編輯黃昊宇

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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