1、基于 MPC885 的加密无线 AP 的设计总锖 143 期2O04 年第 5 期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringVO1.24o.5102基于 MPC885 的加密无线 AP 的设计黄志凌廖容(华中科技大学电子与信息工程系武汉 430074)(武汉数字工程研究所武汉 430074)摘要:首先简单介绍了 Motorola 公司 MPC885 处理器及其内部集成的安全引擎 ,然后提出了一种基于 MPC885 的,具有硬件加密功能的无线 AP 系统设计方案,并对其性能进行了简要分析.关键词:MP【二 885;加密;无线 AP中图分类号:II-212DesignonWir
2、elessAPwithEncryptionBasedonMPC885HuangZhiling1)LiaoRong)(ElectronicsandInformationEngineeringDept.HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074)(WuhanDigitalEngineeringInstitut,Wuhan430074)Abstract:IhispaperbrieflyintroducMP【二885anditsinternal,secureengine,whichisoneoflatestprocessorsbyMotor
3、olaThen,itgivesawirelessAccmsPointsolutionbasedonMPC885withhardwareencryption.Intheend,itsperformanceisanalyzed.Keywords:MPC885;encryption;wirelessAPClassnumber:TP2l21 引言无线局域网产业是目前整个数据通信技术领域当中最为快速发展的产业之一.无线局域网解决方案在部分场合作为传统有线局域网络的补充或替代以其灵活性,移动性及较低的投资成本等优势,得到了快速的应用.由于电磁波传播的开放性,在一个无线局域网接入点(AP,AccessPoi
4、nt)所服务的区域中,任何一个无线客户端都可以接受到此接入点的电磁波信号,这样就可能包括有网络管理员并不希望其接收数据的客户端也能接收到数据信号.也就是说,非授权用户在无线局域网中相对于在有线局域网当中,去窃听或干扰信息就来得容易得多.因此,为了阻止这些非授权用户访问无线网络,无线局域网必须引入相当强的安全措施.通常数据网络的安全性主要体现在用户访问控制和数据加密两个方面.访问控制保证敏感数据只能由授权用户进行访问,而数据加密则保证发射的数据只能被所期望的用户所接收和理解.本文的设计以 Motorola 最新的 MPC885 为核心,构筑一种具有硬件加密功能的新型无线 AP,大大提高了无线局域
5、网的安全.1MPC885 的组成MPC885 处理器系列是摩托罗拉公司 PowerQUICCI 系列的下一代增强型产品 ,该处理器在低成本的通信处理器架构上集成了安全模块.该系列处理器的内核时钟频率范围在 66MHz 到133MHz 之间,外部总线时钟最高可达 80MHz.与所有的 PowerQUICCI 系列一样,MP85 系列器件集成了两个处理器内核:一个是嵌入式 8xxPowerPC 核(集成 8KB 指令缓存和 8KB 的数据缓存),另一个是片上通信处理模块(CPM).MPC885 的 CPM,支持多种通信接口.CPM 包括用于 1 个 ATM 通信的 UTOPIA 接口,3 个 SC
6、C,收稿日期:2004 年 1 月 11 日,修回日期:2004 年 2 月 26 日2004 年第 4 期舰船电子工程 1O364 个 HDIC,1 个 USB,2 个 SMC,1 个 I2C 和 1 个SPI 接口.MPC885 系统接口单元集成的 PCMCIA 总线接口,可以十分方便的连接 802.1lb 和蓝牙等无线通信模块.指令缓存/系统接口单元l一l 内存控制器PowerPC8xx 内核 f5ll 系统功能 l 总线接口数据缓存/安全引擎 lPCMCIAD 删快速以太网控制器 I 中断 并行 4 个通道 lk 网/0 定时器 j 控制器 i 导 I缓冲队列苴 I 波特率Io/lOO
7、M 产生器 32 位微控制器BASE-r 媒介列 I(内嵌程序 ROM)HIl/RM11ID 札和并行 J 定时器串行 DlIA 接口 Ir1I/RMI陶闰商商囱亩图 1MPC885 组成框图安全型 MPC885 处理器系列采用 0.18urn 技直接存取主处理器内部总线,而无需主处理器参术,内部核心电压采用 1.8V,外围 I/0 接口电压采与.MPC885 的加解密引擎支持多种加密算法,如用 3.3V.由于采用微功耗设计,既使使用 DES/3DES,AES,MD5,SHA 一 1 和HMAC 等标准133MHz 内部时钟驱动,MPC885 的功耗也才 430 加密算法,或者是用户自己开发的
8、私密算法.加密毫瓦.357 个腿脚的 PBGA 封装,使得产品小型化和鉴权均在单轮处理中完成.安全引擎的驱动时成为可能.与 PowerQUICC 系列较双芯片型解决钟最高可达 66MHz.MPC885 的加解密引擎驱动方案对比,MPC885 更具成效 ,能在各加密核心间软件和 MPC184/MPC185 系列完全兼容.快速传递数据,提供更高的系统流量.单芯片的解决方案也大大降低系统的成本和复杂程度,并可用于 VPN 路由器,SOHO,SME 路由器,住宅网关,集成接人设备,无线 AP,网络附加存储器以及工业控制设备中.这些应用不但对成本比较敏感,也需要高集成度以支持多种通信方式,诸如快速以太网
9、,ATM,USB,HDLC 等,以及不同的安全算法和协议.l/从=f 加脊通道 :=f 回 fI(豆,.接 lI 挖剞 I 固 Il 匝 II一图 2MFC885 加解凳引军的组成框图2MPGS85 加密引擎的组成3 基于 C885 的加密无线 AP 设计MPC885 内部最有特色的功能 ,就是集成了一个硬件加解密引擎,其内部结构如图二所示.当引如图 3 所示,具有加密功能的无线 AP 的典型擎设置为 MASTER 接口模式时 ,允许加解密引擎应用框图,其中虚线框里面是MPC885 处理器核心.外围配置 64M 字节的 SDRAM 和 8M 字节黄志凌等:基于 MP85 的加密无线 AP 的设
10、计总第 142 期的 FLASH 组成嵌入式最小系统,组成无线 AP.MPC885 的快速以太网接口 (MII)通过交换机与单位局域网连接,PCMCIA 总线连接一个IEEES02.11 无线模块,提供无线局域网接入服务.SCC1/UTOPIA 接口配置为 ATM 的 UTOPIA 接口模式.ATMSONET 成帧器,在发送端,将ATM 信元装配为 155Mbps 的 SDH 的 STMl 的净荷;同理,在接收端,将 STM 一 1 净荷分拆为ATM 信元,馈入 UTOPIA 接口.STM 一 1 通过光电收发器和光纤接入互联网.USB 接口则被设计为连接局域网的网络打印机,一个 SMC 配置
11、为标准 RS 一 232C 串行接口,用于开发调试和用户通过超级终端配置无线 AP 的功能.无线 AP 遵循 IEEE802.11b 无线通讯标准和IEE 璐 02.3 网络协定,最大传输速度可达11Mbps,最远覆盖范围可达 300 米.支持二个45 接口和一个 SDHSTM 一 1 光接口,来提供有线设备的连接.通过一台 AP 可以实现 30 台终端的无线连接,轻松实现从有线网络到无线网络的无缝连接.4 性能分析图 3 无线 AP 的组成和典型应用先前的安全设计,解决方案使用的是套片(chipset),即在 MC8xx 处理器外围的总线上驻留专用的安全引擎处理器 MPC184/MPC185
12、 等,在wLAN 实现 IPSec.显而易见,系统内部共享总线资源的冲突,对于加解密功能的影响是比较大.然而,MPC885 处理器内设信息包处理功能 ,支持各种嵌入式加密功能和传统的通信功能.这种片上安全模块为各种基于 IPSec,SSL 和其它安全协议的应用提供了经济实用的方案,可消除加密的瓶颈,提高加密运算速度.摩托罗拉基于硬件的加密技术能解决软件加密无法提供的流量问题,这正是客户所追求的.因此集成安全性的通信处理器是一项极大的技术突破,它能节省系统级成本,同时简化电路板设计,以更少的器件成本提供更完善的安全性能.5 结束语由于无线局域网是通过无形的空气传播的,这给用户带来了极大的移动性和
13、便利性的同时,其天生也固有一些缺陷,因此安全问题可以说是WLAN 技术与生俱来的.根据 2001 年 10 月 WECA 所作的一项研究指出,在无线网络采纳者中有50%,在无线网络的即将实施者中有 72%都对无线网络的安全性问题有所顾虑.由此可见,无线安全性已经成为了是否实施或者能否更好的实施的一项关键性因素.基于 MPC885 的无线 AP 提供集成的硬件加密功能,对于一些对安全和保密要求比较高的关键业务应用,提供了一种性价比极高的解决方案.参考文献1MPC885ADSPowerQUIOCApplicationDevelop.meritSystemUserSGuideS.fromMotoro
14、lawete2MPC885/MI80HardwareSpecificationS.fromMotorolawebsite3r,c184SecurityProcessorTechnicalSummaryS.fromMotorolawebsite4SecuringtheSmartNetworkwithMotorolaSecurityProcesmrsS.fromMotorolawete5tPD98404ADVANCEDATMSONETFRAMER,fromNECwebsite6IntroducingthenewPowerQUICCIMPC885andPowerQUICCIIMPC8272Families,fromMotorolawebsite
