[发明专利]基于PUF的HQOS分组调度系统

说明书

本发明公开了基于PUF的HQOS分组调度系统，包括高速总线模块、帧格式转换模块、加密模块、分类模块、队列管理与调度模块、缓存模块、PUF模块，高速总线模块、帧格式转换模块、加密模块、分类模块、队列管理与调度模块依次相连，高速总线模块与分类模块相连，PUF模块分别与帧格式转换模块、加密模块、分类模块、队列管理与调度模块相连，队列管理与调度模块相连与缓存模块相连；本发明采用基于延时的仲裁模式，利用多路Mux2_1选择器对同一激励进行多次响应，对仲裁器输出结果进行统计，采用少数服从多数的裁定方案，提高电路输出响应的稳定性，成功防止交换芯片HQOS调度系统中各节点配置流截取，提高交换芯片的抗攻击性，保障HQOS调度系统分组的正确传输。

技术领域

本发明涉及一种基于PUF的HQOS分组调度系统，属于数字芯片及网络安全领域，用于交换芯片分组传输。

背景技术

随着高速互联网技术和多媒体技术的快速发展，网络传输资源已经从简单的低带宽的邮件、信息等转变成语音、图像、视频等业务。这些大流量业务无疑要求网络具有更高的性能，包括其带宽、吞吐量、时延抖动等。同时，随着用户数量的不断增加，业务种类的不断更新，要求对业务流量进行进一步细分以达到分层区分的目的。HQOS成为当今国际上计算机网络领域的重点研究领域之一。

其中，分组调度为HQOS的研究重点。随着高速以太网链路传输速度的不断增加，同时CPU缩放速度的不断降低，传统软件分组调度很难有效提高分组处理速度并且会导致较低的CPU利用率。同时，因为计算机网络的开放性，其经常受到攻击，因此有必要对其进行保护。常见的软件加密算法包括：Lucifer加密算法、DES加密算法、AES加密算法等。然而，软件防护系统由于终端运算资源有限，往往不能发挥很好的作用。利用交换芯片实现分组调度可以潜在的克服这些缺点。

近年来，人们对硬件安全技术越来越重视。其中，PUF作为一种高效、安全、不可克隆的解决方案显得尤为显目。针对交换芯片HQOS调度系统中各节点调度算法可配，为防止配置流截取，由此导致分组数据的丢失或乱序，有必要针对HQOS调度系统实现PUF电路，以保证其物理实体的抗攻击性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于PUF的HQOS分组调度系统，使得交换芯片能够实现对来自不同用户、业务流、子网的高效、安全的、公平的分组传输。

为解决上述技术问题，本发明基于PUF的HQOS分组调度系统，其包括高速总线模块、帧格式转换模块、加密模块、分类模块、队列管理与调度模块、缓存模块、PUF模块，所述高速总线模块、帧格式转换模块、加密模块、分类模块、队列管理与调度模块、目的端口MAC依次相连，所述高速总线模块与分类模块相连，所述PUF模块分别与帧格式转换模块、加密模块、分类模块、队列管理与调度模块相连，所述队列管理与调度模块相连与缓存模块相连。

高速总线模块，用于从接收端口MAC将分组搬送至帧格式转换模块。

帧格式转换模块，用于对分组报文进行位宽转换，进行数据的加密。具体地，所述帧格式转换模块利用移位寄存器将分组数据转换为128bit位宽，供加密模块进行加密，并利用一个4bit计数器判断是否产生溢出。

加密模块，用于对分组进行敏感信息保护，提高数据安全性，具体地，所述加密模块采用分组长度和密钥长度均为128bit的AES算法电子密码本模式。

分类模块，根据DiffServ模型用于对传入的分组进行分类，并将其发送至不同的队列等待调度，进行有差别的服务，以提高其QOS性能，具体地，所述分类模块采用多级流表对分组数据关键字段进行提取，以查找对应的队列号。

队列管理与调度模块，用于对入队队列进行门限仲裁，判断能否入队，以申请缓存地址，利用总线对数据进行搬移；用于根据根据多级调度指令，完成分组的发送，具体地，所述队列管理与调度模块根据调度队列的不同属性标号将调度器分为5级调度，每级均可配置不同的调度算法和整形策略。