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密码卡的工作原理

文章出处:渔翁信息作者:渔翁信息人气:发表时间:2019-05-15 16:45【

密码卡属于解决网络控制中的信息安全问题方法之一,它是一种使用数字信号处理器DSP有效实现加密算法的快速数据处理方法。在发送端,将需保护的控制指令首先送进DSP密码卡,利用密码算法对其加密,把被加密保护的控制指令传输于开放的网络;在接收端,首先把接收的密文送进DSP密码卡实施解密,通过恢复的控制指令再交由指定接收设备进行相应操作。其他网络节点间的安全通信,或不同网络层间的安全通信,或内、外部网络之间的安全通信,都能通过此方法实现。这种方法直接支持机密性、完整性与不可否认性,并间接支持其他安全功能,可以有效保护网络控制系统中的通信。

为保证控制网络的实时性,除DSP密码卡自身的加解密处理达到微秒级,密码卡还可按照应用环境与安全需求分时段选用,并通过USB接口完成密码卡与其余智能电表或主机之间的通信,密码卡因其良好的安全性、高速处理能力、并行性等特点,满足控制网络安全性与实时性的要求。

网络控制系统中的密码卡计算量大、实时性高,所以在设计时思考选用DSP+USB的方案来达到应用的要求。密码卡的硬件主要有DSP最小系统、USB通信模块、电源模块等。

DSP最小系统主要当做密码算法的硬件实现平台,DSP是典型的结构处理器,内部哈佛结构与程序和数据分离,有专属的硬件乘法器,普遍用流水线给出特别的DSP指令,可用于迅速完成密码算法中的各种数据运算。DSP处理器选用TMS320C6000为基础在TI的VLIW技术中,程序总线与数据总线分离,取指令和执行指令可并行运行,非常适合AES加、解密运算的高速实现。

USB是一种快速,双向,同步,动态串行连接接口,其高数据传输速率,可即插即用,而且可靠性强、成本与功耗低等。控制HPI口通过AN2135S内部的8051借助编程通过I/O引脚完成。PC0-PC7分别可做HPI的选通信号、字节选择信号、中断响应、准备就绪、读/写控制、地址信号等。AN2135S的USBD-与USBD+各接到USB接口的D-和D+。USB接口的作用是在密码卡和智能电表或主机之间交换数据,RS232接口的作用是调试和与慢速外设接口通信。