基于FPGA的防火墙系统设计

基于FPGA的防火墙系统设计项目背景及可行性分析项目名称、项目的主要内容及目前的进展情况基于FPGA的防火墙系统设计。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。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。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FPGAI／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-2Pro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