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用FPGA打造最强网络防火墙系统的设计心得
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2017-12-08
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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
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
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