隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展,各式各樣的應(yīng)用程序每天都會(huì)產(chǎn)生海量的應(yīng)用數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和本地存儲(chǔ)之前需要進(jìn)行加密處理以確保數(shù)據(jù)的安全性。然而加密運(yùn)算是計(jì)算密集型的操作,需要消耗大量的CPU資源,這使得數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的規(guī)模和性能越來越高,從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的能耗和成本問題日益凸顯。與傳統(tǒng)的X86服務(wù)器相比,基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器能夠更好的滿足事務(wù)密集型應(yīng)用的性能需求,且具有更低的能耗和成本,其靈活的體系結(jié)構(gòu)和可定制的SoC特性,使得ARM服務(wù)器能夠針對(duì)特定需求實(shí)現(xiàn)應(yīng)用加速。本文基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了硬件加密的WebServer系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過將計(jì)算密集型的加解密操作從CPU卸載到硬件設(shè)備上,從而讓CPU擁有更多的資源去完成其他工作,以期達(dá)到加速加解密運(yùn)算的目的。該硬件加密系統(tǒng)主要由頂層的WebServer應(yīng)用、OpenSSL加密應(yīng)用、Cryptodev-Linux字符設(shè)備、硬件驅(qū)動(dòng)程序以及硬件加密引擎五個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。本文以HTTPS協(xié)議中加密數(shù)據(jù)的處理流程為線索,對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開詳細(xì)的分析,發(fā)現(xiàn)原型硬件加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足之處,并對(duì)此提出相應(yīng)的優(yōu)化解決方... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

OpenSSL初始化Cryptodev引擎的流程圖

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文該部分時(shí)間大于相應(yīng)的指令集加密的時(shí)間，就沒有必要使用硬件來卸載相應(yīng)的工作。為了進(jìn)一步分析硬件加密的時(shí)間開銷，本文將硬件加解密的時(shí)間分為創(chuàng)建session、填寫驅(qū)動(dòng)，硬件執(zhí)行和其它的固定開銷 4 個(gè)部分，并分別記錄各個(gè)部分的時(shí)間開銷，具體硬件加密的時(shí)間開銷如下圖 4.5 所示。

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文＞1KB 時(shí)，提升倍數(shù)隨著數(shù)據(jù)塊的增大而逐漸下降；測(cè)試進(jìn)程數(shù)為 64 時(shí)，在不同的數(shù)據(jù)塊大小情況下，驅(qū)動(dòng)中斷優(yōu)化后的性能相對(duì)于優(yōu)化前提升的比例穩(wěn)定在50%左右。總體上講，當(dāng) blocksize 較小時(shí)，加密性能提升倍數(shù)較高；當(dāng) blocksize 較大時(shí)，加密性能提升倍數(shù)較低。由于 blocksize 較小時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)處理的請(qǐng)求很多、產(chǎn)生了大量的軟中斷，因此將軟中斷分配到各個(gè) CPU 上能夠明顯地提升性能。而blocksize 較大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)處理的請(qǐng)求較少、產(chǎn)生的軟中斷也較少，因此將軟中斷分配到各個(gè) CPU 上帶來的性能提升較少。3）CPU 利用率

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Linux用戶空間加/解密API的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 李石磊,閆宏印.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2013(02)
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本文編號(hào)：3048519