基于FPGA的IPV6数字包的拆装实现

发布时间：2020-06-30 18:38:20 阅读：次来源：四通厂家

笔者在参加国家“863”重大专题项目“高速密码芯片及验证平台系统”的过程中，遇到了将IPV6数据包的包头和数据部分拆开，然后在数据部分送密码芯片进行加/解密处理，最后再将处理后的数据部分与包头重新封装为数据包的课题。以往对IP包进行拆装多利用软件实现，但本项目涉及到配合高速密码芯片（处理速度在2Gbit/s以上）工作的问题，显然利用软件实现IP包的拆装在速度上达不到要求。为此，笔者运用FPGA（型号为Xilinx公司的XC2VP20-FF86CGB0345）来实现IPV6数据包的拆装。该FPGA内部逻辑框图如图1所示。

其工作流程为：2.5GHz的标准IPV6数据包串行差分信号通过ROCKETIO高速通道后转换为16位125MHz并行信号，再经信号转换模块进一步转换为66位62.5MHz并行信号后进入FIFO1缓存，然后对其输出数据进行判断，若是报头则送入FIFO3缓存，若是数据部分则送入FIFO2缓存，最后将FIFO2数据送往密码芯片进行处理；经密码芯片处理的数据首先放入FIFO4进行缓存，然后控制FIFO3和FIFO4将一个数据包的头和数据写入FIFO5中，重新封装成一个完整的数据包；重新封装的IPV6数据包经过信号转换模块变为16位125MHz的并行信号，并通过ROCKETIO高速通道转换为2.5GHz高速串行差分信号送出。

可以看出，经过以上流程，实现了一个数据包的拆分和重新封装。

1 IPV6数据包的拆分

用FPGAP实现IPV6数据包的拆分，主要是通过控制几个FIFO的数据输入输出来实现的。FPGA内部的拆分单元电路的物理连接如图2所示，其中FIFO的作用是缓存IPV6数据包，FIFO2的作用是缓存IPV6数据包的数据部分，FIFO3的作用是缓存IPV6数据包的包头。