[实用新型]一种基于FPGA的网络安全教学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及嵌入式系统、可编程逻辑和网络通信技术领域，特别是一种基于FPGA的网络安全教学系统。

背景技术

计算机网络课程是大学本科面向通信工程、计算机等专业开展的一门网络教学课程。现有的计算机网络课程是以网络架构、协议、算法等理论知识为核心，培养学生的计算机网络素养以及编程能力。其网络安全教学平台包括如下特征：

首先，以计算机为教学平台的方案，面向基础的开放式系统互联参考模型（Open System Interconnection）的理论教学和计算机套接字编程。这样的教学平台能够面向计算机网络的基础教学，同时能够通过套接字编程了解网络协议的结构。但是专业性不够强，不能够对网络安全系统的开发起到引导。

其次，以一些交换机和嵌入式服务器为教学平台的方案，面向对网络安全系统的配置和维护。通过指令和脚本的编写、设备驱动的开发，使之能够实现网络数据通信的连接、拦截、过滤、转发等功能。这样的教学平台具有一定的实践性，以具体的设备为核心进行网络知识的学习，能够增强教学的实践性。但是，这样的方法偏向于上层软件的学习，不能够认识到网络安全系统的硬件设计以及底层的工作环境，这样不能够将硬件与软件方案结合，使学生更好地认识网络安全的工作本质。

因此，以硬件设备学习为主导的网络安全教学平台系统，能够对网络的物理层以及数据链路层有很好的认识，并且对网络的数据流控制、套接字编程等有深入的认识。同时，系统能够结合实际的应用场景，对网络安全的数据拦截、数据过滤、数据加密等功能的定制和开发起到引导性的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有网络教学平台的不足而提供的一种基于FPGA的网络安全教学系统，建立了以可编程逻辑器件和微控制器为核心架构的网络安全教学系统，提供从物理层到应用层的全方面网络教学，填补市场上缺少基于FPGA的网络安全教学系统。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：

一种基于FPGA的网络安全教学系统，特点是该系统包括：电源、可编程逻辑器件、第一程序下载与调试模块、发光二极管、按键、第一千兆以太网芯片、第二千兆以太网芯片、第三千兆以太网芯片、微控制器、第二程序下载与调试模块、静态随机存储器、闪存、电可擦可编程只读存储器、温度传感器及串口模块，电源与可编程逻辑器件、第一千兆以太网芯片、第二千兆以太网芯片、第三千兆以太网芯片、微控制器、静态随机存储器、闪存、电可擦可编程只读存储器、温度传感器及串口模块连接；可编程逻辑器件与第一程序下载与调试模块、发光二极管、按键、第一千兆以太网芯片、第二千兆以太网芯片、第三千兆以太网芯片及微控制器连接；第一千兆以太网芯片与第一千兆以太网网口连接，第二千兆以太网芯片与第二千兆以太网网口连接，第三千兆以太网芯片与第三千兆以太网网口连接；微控制器与第二程序下载与调试模块、静态随机存储器、闪存、电可擦可编程只读存储器、温度传感器及串口模块连接。

电源为系统供电，可编程逻辑器件过滤、拦截、加密网络数据，第一程序下载与调试模块作用是调试和仿真可编程逻辑器件的工作状态，发光二极管检测系统运行状态，按键的作用是选择10/100/1000M工作模式，第一、第二、第三千兆以太网芯片处理收发网络数据，微控制器作用是配置和调度系统，第二程序下载与调试模块调试和仿真微控制器的工作状态，静态随机存储器加载运行指令至微控制器，闪存的功能是加载已烧写的默认白名单，电可擦可编程只读存储器的功能是读取设备信息，温度传感器监控系统的芯片温度，串口模块监控系统线程。

本实用新型的有益效果

（1）以硬件为主导的网络教学系统能够从底层认识到网络安全方案。

（2）能够从网络数据的过滤、拦截、加密以及网络系统的维护和监控来进行网络安全的教学。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例详细描述本实用新型。