基于MPC8245的嵌入式VPN的研究與開發(fā)

1 引言

基于IPsec的VPN是最重要的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)施之一。自Linux內(nèi)核版本2.47開始，內(nèi)核實現(xiàn)了IPsec的無縫集成，Linux 2.6內(nèi)核在支持嵌入式系統(tǒng)方面作了大量改進，在內(nèi)存管理、進程調(diào)度、搶占性、響應(yīng)時間等多方面性能都有顯著提高，因此基于新Linux 2.6內(nèi)核設(shè)計開發(fā)嵌入式VPN硬件網(wǎng)關(guān)設(shè)備具有性能高，擴展性好，易于升級等諸多優(yōu)點。在嵌入式設(shè)備硬件的選擇上，Motorola公司的 MPC8245處理器采用嵌入式PowerPC603e內(nèi)核，將高性能32位處理器與浮點、存儲器管理、分支預(yù)測單元、16K數(shù)據(jù)及16K指令緩存集成在一起，是面向網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、存儲設(shè)備及電信產(chǎn)品中需要SoC集成與PCI連接的系統(tǒng)首選，非常適合于高端防火墻、VPN虛擬網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)三層交換機以及工業(yè)控制中心板等高端嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)，本文將對Linux 2.6內(nèi)核在基于MPC8245嵌入式系統(tǒng)上的移植，并在此基礎(chǔ)上対實現(xiàn)嵌入式IPsec VPN安全網(wǎng)關(guān)設(shè)備進行深入討論。

2 嵌入式Linux VPN總體設(shè)計

2.1 VPN安全網(wǎng)關(guān)的總體功能模塊設(shè)計

圖1為基于MPC8245處理器的嵌入式Linux系統(tǒng)上開發(fā)設(shè)計的IPsec VPN安全網(wǎng)關(guān)總體設(shè)計圖。VPN分為兩部分：（1）IPsec服務(wù)，在Linux內(nèi)核中實現(xiàn)，內(nèi)核IPsec VPN處理邏輯使用兩個安全數(shù)據(jù)庫SPD和SAD，報文通過IPsec處理時需查詢SAD和SPD，根據(jù)加密策略、算法進行處理；（2）密鑰管理機制 IKE等IPsec控制部件，在應(yīng)用層中設(shè)計，主要包括：

用戶管理與配置界面，用于管理員控制臺的配置；

系統(tǒng)管理模塊，負責(zé)接收處理用戶命令或讀取配置文件，調(diào)用相應(yīng)的模塊接口完成，返回給顯示終端，并進行相應(yīng)日志記錄；

密鑰管理機制IKE模塊，處理來自控制臺的管理消息、來自網(wǎng)絡(luò)中其它VPN網(wǎng)關(guān)的IKE交互消息以及來自內(nèi)核的消息；

VPN內(nèi)核消息處理模塊，通過NETLINK套接字，負責(zé)與內(nèi)核中的內(nèi)核消息管理模塊交互，實現(xiàn)IKE與內(nèi)核安全關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫、安全策略數(shù)據(jù)庫之間的消息傳遞。

圖1 基于MPC8245的嵌入式Linux VPN 安全網(wǎng)關(guān)的總體設(shè)計