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基于FPGA的网络打印安全体系结构研究与系统设计

作　者: 杨鹏飞
导　师: 王泉
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 网络打印机 FPGA SOPC Iptables
分类号: TP334.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 12次
引　用: 1次
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内容摘要

随着互联网应用的日益普及,网络已经成为主要的数据传输和信息交换平台。网络打印机由于其快捷的网络接入方式,方便的操作控制,越来越受到用户的喜爱,已经成为打印机市场的主流产品。但受制于产品成本与市场利润的限制,大多数打印机生产厂商很少关注网络打印机的安全问题,虽有部分网络打印机嵌入式防火墙出现于市场,但由于其本身架构、价格、网络接入方式等问题得不到很好的应用与推广。本文通过分析嵌入式系统设计开发最新模式,同时分析现有主流网络打印机嵌入式防火墙存在的问题与缺陷,在现有网络打印机嵌入式防火墙的基础之上对比提出一种全新的嵌入式系统架构和开发模式,即通过在VHDL或Verilog HDL语言在FPGA上实现硬件控制网络数据包的接收与发送,以及数据加解密技术,同时利用比较流行的SOPC技术在FPGA上快速开发设计嵌入式平台的硬件系统,运行嵌入式操作系统,在系统支持网络通信协议的基础之上运行和维护防火墙规则进行网络数据的有效过滤与拦截。通过以上方式,改进原有开发模式依赖高速嵌入式处理器、成本偏高、稳定性差等缺点,达到以更低成本提供更好网络保护的目的。通过对整个网络打印安全系统的测试表明,所设计的嵌入式平台很好的满足了系统设计初衷。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 背景介绍  7-10
    1.1.1 网络打印机安全防护现状分析  7-8
    1.1.2 嵌入式系统开发设计发展现状  8-10
  1.2 研究内容  10-12
  1.3 论文的组织结构  12-13
第二章网络打印机嵌入式防火墙系统方案设计  13-27
  2.1 防火墙平台总体方案设计  13-17
    2.1.1 SOPC技术介绍  13-15
    2.1.2 系统总体方案设计  15-17
  2.2 嵌入式硬件平台方案设计  17-21
    2.2.1 嵌入式平台硬件方案设计  17-18
    2.2.2 FPGA芯片选择  18-21
  2.3 嵌入式平台软件方案设计  21-25
    2.3.1 嵌入式操作系统选择  21-24
    2.3.2 嵌入式防火墙功能选择  24-25
  本章小结  25-27
第三章嵌入式平台硬件设计  27-33
  3.1 FPGA模块设计  27-29
    3.1.1 电源电路  27-28
    3.1.2 时钟电路  28
    3.1.3 调试配置电路  28-29
  3.2 片外存储器模块设计  29-30
  3.3 网络接口模块设计  30-31
  本章小结  31-33
第四章关键模块的IP核设计以及基于SOPC的系统设计  33-45
  4.1 基于NIOSⅡ的Avalon总线用户组件设计  33-41
    4.1.1 DM9000用户IP核设计  34-39
    4.1.2 RC4解密算法的IP核设计  39-41
  4.2 SOPC系统设计  41-43
  4.3 NIOS Ⅱ外设  43-44
  本章小结  44-45
第五章嵌入式平台软件设计  45-57
  5.1 嵌入式uClinux系统移植  45-51
    5.1.1 uClinux系统到NIOSII上的移植  45-50
    5.1.2 用户文件的加入  50-51
  5.2 透明网桥的搭建  51
  5.3 防火墙技术实现  51-56
    5.3.1 基本防火墙编译选项  51-53
    5.3.2 Iptables防火墙规则  53-56
  本章小结  56-57
第六章总结与展望  57-59
  6.1 总结  57
  6.2 展望  57-59
致谢  59-61
参考文献  61-63
研究成果  63-64

基于FPGA的网络打印安全体系结构研究与系统设计

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