專利名稱：一種信息安全校驗處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息安全，具體是通信數(shù)據(jù)、關(guān)鍵配置文件的信息安全校驗，更具體是一種信息安全校驗處理器。
背景技術(shù)：
信息安全是指信息網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運行。同時，在數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)或信息時，亦要求信息具有很高的可靠性和準(zhǔn)確性。但是很多通信信道存在缺陷， 如信道傳輸特性不理想，信道中存在干擾噪聲等等，它們都可能使傳輸?shù)男畔⒊霈F(xiàn)錯誤，因此，通信的雙方必須采用校驗措施對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行檢驗，保證信息傳輸?shù)目煽啃院陀行?。循環(huán)冗余校驗(Cyclic Redundancy Check, CRC)是一種根據(jù)本地文件檔案或通信數(shù)據(jù)封包等數(shù)據(jù)產(chǎn)生簡短固定位數(shù)校驗碼的一種散列函數(shù)，主要用來檢測或校驗數(shù)據(jù)傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯誤。生成的數(shù)字在傳輸或者儲存之前計算出來并且附加到數(shù)據(jù)后面，然后接收方進(jìn)行檢驗確定數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化。由于其容易進(jìn)行數(shù)學(xué)分析并且尤其善于檢測傳輸通道干擾引起的錯誤，因此獲得廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的以循環(huán)冗余校驗為核心的單核嵌入式系統(tǒng)在面對信息安全、密集運算、多通道通信等需求時，存在計算延遲大、系統(tǒng)靈活性低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題而提供了一種信息安全校驗處理器。該處理器在對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗時，速度快，同時占用硬件邏輯資源較少，可以方便實現(xiàn)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是由CRC并行計算核心、FID索引表及處理機共同組成。其中，CRC并行計算核心、FID索引表分別與可以接受和發(fā)送通信數(shù)據(jù)的處理機連接， 處理機設(shè)置單向鏈路總線通信接口(FSL接口)。CRC并行計算核心，優(yōu)先選用CRC-16，按照產(chǎn)生規(guī)則，先將要發(fā)送的二進(jìn)制序列數(shù)左移16位后，再除以一個生成多項式，最后所得到的余數(shù)即是CRC校驗碼，對應(yīng)16位監(jiān)督碼碼元。所述的FID標(biāo)識索引表結(jié)構(gòu)是對于關(guān)鍵配置文件，按照預(yù)定順序進(jìn)行連續(xù)編號JWbnl,且與Jftati — 一相對應(yīng)，設(shè)計一個獨有標(biāo)識IDf ,形成J^fef與JDf—一對應(yīng)的映
射關(guān)系,其中，■ %不為0，J^■為關(guān)鍵配置文件的最大數(shù)目。規(guī)定當(dāng)ift f 為0時，表示校驗數(shù)據(jù)為通信數(shù)據(jù)，而非配置文件數(shù)據(jù)。本發(fā)明中，通信數(shù)據(jù)的幀格式設(shè)計為信息安全校驗處理器接收數(shù)據(jù)以Data_ length為起始，F(xiàn)ID為第二個字節(jié)，接下來為需要校驗的數(shù)據(jù)；其中，DataJength為需要校驗的數(shù)據(jù)長度；FID為文件索引表值；需要校驗的數(shù)據(jù)為文件的數(shù)據(jù)段，或通信數(shù)據(jù)。信息安全校驗處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)記為SRVALUE，第一字段Reserved保留字段，恒為0x00，第二字段為文件標(biāo)識返回值RID，第三字段為CRC校驗碼。作為控制整個信息安全校驗處理器工作狀態(tài)的處理機，其工作流程是人工復(fù)位后，處理機處于空閑模式；當(dāng)接收到第一個字節(jié)后，處理機將其保存為Data_length ；接收到第二個字節(jié)后，處理機將其保存為FID，并查找FID索引表對其進(jìn)行校驗；然后將后續(xù)接收的數(shù)據(jù)送入CRC并行計算核心，得出CRC校驗碼；在此過程中同時對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行計數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)個數(shù)為DataJength后，處理機將輸出返回值。輸出完畢后，回到空閑狀態(tài)。本發(fā)明的信息安全校驗處理器通信接口為單向鏈路總線接口，并以特定的幀格式收發(fā)通信數(shù)據(jù)。FID索引表為每個文件格式特定的配置文件進(jìn)行編號，是文件的唯一性標(biāo)識，并且由于其保存在信息安全校驗處理器中，因此難以被非法變更。信息安全校驗處理器按照幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即可完成通信數(shù)據(jù)、關(guān)鍵配置文件的編碼與解碼。本發(fā)明所具有的有益效果在于基于可編程邏輯門陣列，以循環(huán)冗余校驗為核心， 采用并行CRC運算，采用單向鏈路總線為通信接口，并使用硬件邏輯資源存儲FID標(biāo)識索引表，能夠有效提高運算速度、信息安全性以及系統(tǒng)集成度。與普遍采用單核嵌入式系統(tǒng)軟件實現(xiàn)相比，信息安全校驗處理器在對同樣數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗時，能夠有2. 47至2. 91的加速比， 同時占用硬件邏輯資源較少，可以通過數(shù)字邏輯方便實現(xiàn)。


圖1為信息安全校驗處理器組成結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為CRC并行計算核心組成結(jié)構(gòu)框圖3為FID索引表構(gòu)建說明及示例； 圖4為信息安全校驗處理器通信幀數(shù)據(jù)格式； 圖5為處理機工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖； 圖6為通信數(shù)據(jù)編碼流程圖； 圖7為通信數(shù)據(jù)解碼流程圖； 圖8為關(guān)鍵配置文件格式說明； 圖9為打開關(guān)鍵配置文件流程； 圖10為保存關(guān)鍵配置文件流程。
具體實施例方式為便于說明，下面對部分?jǐn)?shù)值進(jìn)行字節(jié)約定，所述實施方式對其他字節(jié)定義同樣適用。約定FID為1個32位變量，其中第一字段》"I1占據(jù)1個字節(jié)，第二字段JZ^占據(jù)3 個字節(jié)；Data_length為1個32位變量；SRVALUE為1個32位變量，其中第一字段Reserved 占據(jù)1個字節(jié)，第二字段RID占據(jù)1個字節(jié)，第三個字段CRC校驗碼占據(jù)2個字節(jié)。圖1所示的信息安全校驗處理器中，信息安全校驗處理器的通信接口為單向鏈路總線，工作狀態(tài)由處理機控制。所述的CRC并行計算核心，以CRC-16 (圖2)為例進(jìn)行說明，并行計算核心首先輸入8位并行數(shù)據(jù)data [7:0], data [7 0]通過并行運算電路和余數(shù)寄存器匯總的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，得出的結(jié)果依然保存在余數(shù)寄存器中。每個時鐘周期完成8位數(shù)據(jù)CRC16運算并將結(jié)果輸出到CRC[15:0]，在下一個時鐘繼續(xù)對后繼的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行運算。本發(fā)明所述信息安全校驗處理器內(nèi)含的FID索引表以數(shù)字邏輯電路的形式存放在芯片內(nèi)部，難以被非法變更。其包含的文件ID標(biāo)識，可以用于文件的唯一性鑒定。關(guān)鍵配置文件FID標(biāo)識索引表的說明以及示例見圖3。對于關(guān)鍵配置文件1 ，按
照預(yù)定順序進(jìn)行連續(xù)編號一，且與—一相對應(yīng)，設(shè)計一個獨有標(biāo)識JOi,形成1 與m一一對應(yīng)的映射關(guān)系，其中0<*<—_為關(guān)鍵配置文件的最大數(shù)目。此處
規(guī)定當(dāng)1&啊為O時，表示校驗數(shù)據(jù)為通信數(shù)據(jù)，而非配置文件數(shù)據(jù)。信息安全校驗處理器通信幀數(shù)據(jù)格式的設(shè)計見圖4。信息安全校驗處理器接收的數(shù)據(jù)以DataJength為起始，F(xiàn)ID為第二個字節(jié)，接下來為需要校驗的數(shù)據(jù)。其中，Data_
length為需要校驗的數(shù)據(jù)長度。FID為文件索引表值，包含有文件類型編號，文
件唯一性標(biāo)識。Data段，文件的數(shù)據(jù)段，或通信數(shù)據(jù)。信息安全校驗處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)為 SRVALUE,其第一字段為Reserved保留字段，恒為0x00。第二字段為FID校驗返回值RID。 第三字段為CRC校驗碼。處理機工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見圖5。信息安全校驗處理器按照如下步驟進(jìn)行信息安全校驗。(1)工作狀態(tài)401 信息安全校驗處理器作為單向鏈路總線從設(shè)備，處于空閑狀態(tài)，等待接收數(shù)據(jù)。(2)工作狀態(tài)402 接收到第一個字節(jié)數(shù)據(jù)，保存為Datajength。(3)工作狀態(tài)403 接收到第二個字節(jié)數(shù)據(jù)，保存為FID。解析接收到的FID，得到
JftmdniDp根據(jù)在內(nèi)部FID索引表中查詢，并進(jìn)行對比校驗，得到RID值。RID值
計算規(guī)則通過_，在內(nèi)部FID索引表(圖3)查找得到IDf。若查找到的IOi與接收的
同，則RID=OxOf,若不相同，則RID=O。若接收到的Μ ,- = 0 ,則不查找內(nèi)部索引表， RID=OxOf0(4)工作狀態(tài)404 繼續(xù)接收后續(xù)數(shù)據(jù)，每接收一個數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)送入CRC并行計算核心，一共接收DataJength個，最終得出CRC校驗碼。CRC校驗碼與先前執(zhí)行工作狀態(tài) 403后的返回值RID共同組成32位SRVALUE。(5)工作狀態(tài)405 信息安全校驗處理器狀態(tài)轉(zhuǎn)換為單向鏈路總線的主設(shè)備，將最后得到的結(jié)果SRVALUE壓入單向鏈路總線，輸出返回值。(6)工作狀態(tài)401 信息安全校驗處理器狀態(tài)轉(zhuǎn)換為空閑狀態(tài)，作為單向鏈路總線從設(shè)備等待下一輪數(shù)據(jù)。通信數(shù)據(jù)的編碼過程如圖6。首先計算出需要進(jìn)行校驗的數(shù)據(jù)長度DataJength ； 在FID字段，設(shè)定Jtfbiii為零，IDi任意值。按照圖5通信幀格式將數(shù)據(jù)發(fā)送至信息安全校驗
處理器。信息安全校驗處理器返回SRVALUE，其第三字段即為需要校驗數(shù)據(jù)的CRC校驗碼。通信數(shù)據(jù)的解碼過程如圖7。首先計算出需要進(jìn)行校驗的數(shù)據(jù)長度DataJength ；
在FID字段，設(shè)定Mimi為零，JUf任意值。按照圖5通信幀格式將數(shù)據(jù)發(fā)送至信息安全校驗處理器。信息安全校驗處理器返回SRVALUE，其第三字段即為需要校驗數(shù)據(jù)的CRC校驗碼。 若發(fā)送的校驗數(shù)據(jù)中包含有原始CRC校驗碼，則返回的CRC校驗碼為零值表示數(shù)據(jù)接收正確，非零值表示接收錯誤；若發(fā)送的校驗數(shù)據(jù)中未包含有原始CRC校驗碼，則將返回的CRC 校驗碼與原始CRC校驗碼進(jìn)行對比，一致則表示數(shù)據(jù)接收正確，不一致表示接收錯誤。關(guān)鍵配置文件格式說明。見圖8。關(guān)鍵配置文件的存儲內(nèi)容包括文件信息頭和文件數(shù)據(jù)，其中文件信息頭位于文件起始部分，接下來的段為文件數(shù)據(jù)部分。文件信息頭包括兩個部分內(nèi)容=CRC校驗碼和FID，前者是文件數(shù)據(jù)部分的CRC-16校驗碼，后者為文件的獨有編號及標(biāo)識，用于文件的唯一性校驗。關(guān)鍵配置文件解碼過程發(fā)生在打開文件過程中。見圖9。首先計算出需要進(jìn)行校驗的數(shù)據(jù)長度Datajength，并依據(jù)圖8解析出FID。按照圖5通信幀格式將數(shù)據(jù)發(fā)送至信息安全校驗處理器。信息安全校驗處理器返回SRVALUE。若發(fā)送的校驗數(shù)據(jù)中包含有原始 CRC校驗碼，則返回的SRVALUE中CRC校驗碼字段為零值表示關(guān)鍵配置文件合法，非零值表示文件非法；若發(fā)送的校驗數(shù)據(jù)中未包含有原始CRC校驗碼，則將返回的SRVALUE中CRC校驗碼字段與原始CRC校驗碼進(jìn)行對比，一致則表示關(guān)鍵配置文件合法，不一致表示文件非法。關(guān)鍵配置文件編碼過程發(fā)生在保存文件過程中。見圖10。首先將FID寫入文件中，然后計算出需要進(jìn)行校驗的數(shù)據(jù)長度Datajength，并按照圖5通信幀格式將數(shù)據(jù)發(fā)送至信息安全校驗處理器。將信息安全校驗處理器返回的SRVALUE中CRC校驗碼字段寫入文件，之后寫入文件數(shù)據(jù)，全部寫完關(guān)閉文件即完成編碼過程。
權(quán)利要求
1.一種信息安全校驗處理器，以CRC為核心，其特征是CRC并行計算核心、FID索引表分別與可以接受和發(fā)送通信數(shù)據(jù)的處理機連接，處理機設(shè)置單向鏈路總線通信口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息安全校驗處理器，其特征是CRC并行計算核心，選用 CRC-16，按照產(chǎn)生規(guī)則，先將要發(fā)送的二進(jìn)制序列數(shù)左移16位后，再除以一個生成多項式， 最后所得到的余數(shù)即是CRC校驗碼，對應(yīng)16位監(jiān)督碼碼元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息安全校驗處理器，其特征是FID索引表結(jié)構(gòu)為對于關(guān)鍵配置文件按照預(yù)定順序進(jìn)行連續(xù)編號Jft f，且與》— 一相對應(yīng)，設(shè)計一個獨有標(biāo)識iOf，形成Js^與# 一一對應(yīng)的映射關(guān)系，其中, JW_不為0，腿·為關(guān)鍵配置文件的最大數(shù)目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息安全校驗處理器，其特征是通信數(shù)據(jù)的幀格式設(shè)計為 信息安全校驗處理器接收數(shù)據(jù)以DataJength為起始，F(xiàn)ID為第二個字節(jié)，接下來為需要校驗的數(shù)據(jù)；信息安全校驗處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)記為SRVALUE，第一字段Reserved保留字段，恒為0x00，第二字段為文件標(biāo)識返回值RID，第三字段為CRC校驗碼。
全文摘要
一種信息安全校驗處理器，由CRC并行計算核心、FID索引表及處理機共同組成。其中，CRC并行計算核心、FID索引表分別與可以接受和發(fā)送通信數(shù)據(jù)的處理機連接，處理機設(shè)置單向鏈路總線通信接口(FSL接口)。其通信接口為單向鏈路總線接口，并以特定的幀格式收發(fā)通信數(shù)據(jù)，F(xiàn)ID索引表為每個文件格式特定的配置文件進(jìn)行編號，是文件的唯一性標(biāo)識，并且由于其保存在信息安全校驗處理器中，因此難以被非法變更，信息安全校驗處理器按照幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即可完成通信數(shù)據(jù)、關(guān)鍵配置文件的編碼與解碼，能夠有效提高運算速度、信息安全性以及系統(tǒng)集成度，在對同樣數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗時，比現(xiàn)有技術(shù)能夠有2.47至2.91的加速比，同時占用硬件邏輯資源較少，可以通過數(shù)字邏輯方便實現(xiàn)。
文檔編號G06F21/00GK102394720SQ20111031151
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者何富運, 劉俊秀, 羅曉曙, 邱森輝, 閉金杰, 黃守麟 申請人:廣西師范大學(xué)