CN107194257A - 一种基于国产tcm芯片的可信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于国产TCM芯片的可信系统，其特征在于，包括主板模块，可信模块，背板模块，CPEX接口，硬盘，内存卡及电源；主板模块包括BIOS芯片，CPU，存插座，北桥扩展单元，南桥扩展单元；北桥扩展单元包括北桥芯片，网卡驱动芯片，VGA显示接口，串口，兆以太网口；南桥扩展单元包括南桥芯片，USB接口，SATA接口；南桥扩展单元BMC管理卡插座，BMC管理卡，PHY芯片、温度传感器，管理网口；BMC管理卡插座还与VGA显示接口连接；可信模块包括TCM芯片单元，存储单元，FPGA芯片单元，LPC总线通路，PCIE总线可信功能数据通路。
Description
技术领域
本发明属于服务器安全领域，具体涉及一种基于国产TCM芯片的可信系统。
背景技术
随着互联网技术的普及与云技术的提出，基于高速网络交换架构的开放式、分布式服务器体系结构得到迅速发展。通过对服务器各单元及软硬件基础模块的标准化设计，对数据通道、管理通道及操控通道的合理优化与整合，可以更为方便地实现服务器的规模可配置、性能可伸缩。然而随之产生的网络信息安全问题也不容忽视，网络安全与信息安全对国产服务器的安全可信、自主可控提出了新的要求与挑战，安全可信系统成为国产服务器标准化、模块化、集成化设计不可缺少的一部分。
此为现有技术的不足,因此，针对现有技术中的上述问题，提供一种基于国产TCM芯片的可信系统是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述急需安全可信系统的问题，提供一种基于国产TCM芯片的可信系统，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种基于国产TCM芯片的可信系统，包括主板模块，可信模块，背板模块，CPEX接口，硬盘，内存卡及电源；
主板模块包括BIOS芯片，CPU,与CPU连接的内存插座，与CPU连接的北桥扩展单元，与北桥扩展单元连接的南桥扩展单元；
北桥扩展单元包括与CPU连接的北桥芯片，与北桥芯片连接的网卡驱动芯片、VGA显示接口、串口，与网卡驱动芯片连接的千兆以太网口；
南桥扩展单元包括与北桥芯片连接的南桥芯片，与南桥芯片连接的USB接口、SATA接口；
南桥扩展单元还包括与南桥芯片通过USB总线连接的BMC管理卡插座，与BMC管理卡插座插接的BMC管理卡,与BMC管理卡插座连接的PHY芯片、温度传感器，与PHY芯片连接的管理网口；
BMC管理卡插座还与VGA显示接口连接；
可信模块包括TCM芯片单元，与TCM芯片单元连接的存储单元，与TCM芯片单元连接的FPGA芯片单元，与FPGA芯片单元通连接的LPC总线通路，与FPGA芯片单元连接的PCIE总线可信功能数据通路；
主板模块的USB接口、SATA接口、千兆以太网接口、串口还与电源连接；内存插座与内存卡连接；SATA接口与硬盘连接；VGA显示接口、串口、千兆以太网口、USB接口、SATA接口、管理网口、电源通过CPEX接口与背板模块连接；
LPC总线通路还与BIOS芯片通过CPEX接口连接；LPC总线通路还与CPU通过CPEX接口连接；PCIE总线可信功能数据通路还与北桥芯片通过CPEX接口连接。
进一步地，CPU为龙芯3A处理器,北桥芯片为RS780北桥芯片,南桥芯片为SB710南桥芯片。
进一步地，龙芯3A处理器与RS780北桥采用高速传输HT总线，RS780北桥芯片与SB710南桥芯片通过A-link总线连接。
进一步地， 北桥芯片通过PCIE总线连接网卡驱动芯片。
进一步地，网卡驱动芯片采用82574型号的网卡驱动芯片，网卡驱动芯片的数量为四个，每个网卡驱动芯片连接一个千兆以太网口。
进一步地，USB接口包括四个USB2.0型号的接口，SATA接口采用一个SATA2.0型号的接口。
进一步地，TCM芯片单元与存储单元通过地址总线和数据总线连接，地址总线包括23位，数据总线包括32位。
进一步地，温度传感器与BMC管理卡插座通过I2C总线连接。
进一步地，FPGA单元与TCM单元通过SPI总线和PSRAM总线连接，FPGA单元实现PSRAM协议到PCIE协议的逻辑通讯协议转换，FPGA单元实现SPI协议到LPC协议的逻辑通讯协议转换。
进一步地，背板模块以航空插头的形式将VGA显示接口、串口、千兆以太网口、USB接口、SATA接口、管理网口、电源对外引出。
主板模块采用龙芯3A处理器搭载RS780、SB710套片的基本架构，通过RS780连接4片Intel82574芯片扩展4个千兆网口、1个VGA接口、1个串口，通过SB710扩展4个USB接口和1个SATA接口。主板模块通过CPEX接口与背板模块连接，背板模块将上述接口以航空插头形式对外引出。
可信模块主要由TCM芯片单元、FPGA芯片单元、存储单元组成。TCM芯片单元是可信系统唯一的密码提供者，经FPGA芯片单元完成PSRAM-PCIE、SPI-LPC的逻辑通信协议转换。可信模块通过CPEX接口与主板模块连接，通过PCIE总线提供可信功能数据通路，通过LPC总线实现对BIOS的主动度量功能。
主板模块板载BMC管理卡插座，通过连接温度传感器对整板核心位置的温度进行检查，实现对可信单元健康状态的实时监控；此外，BMC管理卡扩展1个管理网口，可通过管理网口实现对可信系统健康状态的远程检查。
本发明的有益效果在于：本发明由主板模块上的CPU与桥片提供必要网络、显示、USB接口，由背板模块对外引出；由可信模块TCM芯片提供可信根，经逻辑通信协议转换连接主板模块，实现可信功能数据通路与固件主动度量功能；主板模块板载BMC管理卡插座，实现对可信单元健康状态的实时控制与远程检查。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明的系统连接图；
其中，1.主板模块；2.可信模块；3.背板模块；4.CPEX接口；5.电源；
6.BIOS芯片；7. 龙芯3A处理器；8.内存插座；9.RS780北桥芯片；10.SB710南桥芯片；11.4个82574网卡驱动芯片；12.VGA显示接口；13.串口；14.4个千兆以太网口；15.4个USB接口2.0接口；16.1个SATA接口；17.BMC管理卡插座；18.PHY芯片；19.温度传感器；20.管理网口；21.TCM芯片单元；22.存储单元；23.FPGA芯片单元；24. LPC总线通路；25. PCIE总线可信功能数据通路；26.航空插头。
具体实施方式：
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例如图1所示，本发明提供一种基于国产TCM芯片的可信系统，包括主板模块1，可信模块2,背板模块3，CPEX接口4，硬盘，内存卡及电源5；
主板模块1包括BIOS芯片6，龙芯3A处理器7,与龙芯3A处理器7连接的内存插座8，与龙芯3A处理器7连接的北桥扩展单元，与北桥扩展单元连接的南桥扩展单元；
北桥扩展单元包括与龙芯3A处理器7通过高速传输HT总线连接的RS780北桥芯片9，与RS780北桥芯片9连接的4个82574网卡驱动芯片11、VGA显示接口12、串口13，与4个82574网卡驱动芯片11通过4条PCIE总线连接的4个千兆以太网口14；
南桥扩展单元包括与RS780北桥芯片9通过A-link总线连接的SB710南桥芯片10，与SB710南桥芯片10连接的四个USB2.0型号的接口15、一个SATA2.0型号的接口16；
南桥扩展单元还包括与SB710南桥芯片10通过USB总线连接的BMC管理卡插座17，与BMC管理卡插座17插接的BMC管理卡,与BMC管理卡插座17连接的PHY芯片18、温度传感器19，与PHY芯18片连接的管理网口20；温度传感器19与BMC管理卡插座17通过I2C总线连接。
BMC管理卡插座17还与VGA显示接口12连接；
可信模块2包括TCM芯片单元21，与TCM芯片单元21连接的存储单元22，与TCM芯片单元21连接的FPGA芯片单元23，与FPGA芯片单元23连接的LPC总线通路24，与FPGA芯片单元23连接的PCIE总线可信功能数据通路25；TCM芯片单元21与存储单元22通过地址总线和数据总线连接，地址总线包括23位，数据总线包括32位。FPGA单元23与TCM单元21通过SPI总线和PSRAM总线连接，FPGA单元23实现PSRAM协议到PCIE协议的逻辑通讯协议转换，FPGA单元23实现SPI协议到LPC协议的逻辑通讯协议转换
主板模块1的USB接口15、SATA接口16、千兆以太网口14、串口13还与电源连接；内存插座8与内存卡连接；SATA接口16与硬盘连接；VGA显示接口12、串口13、千兆以太网口14、USB接口15、SATA接口16、管理网口20、电源通过CPEX接口4与背板模块3连接；
背板模块3以航空插头26的形式将VGA显示接口12、串口13、千兆以太网口14、USB接口15、SATA接口16、管理网口20、电源对外引出。
LPC总线通路24还与BIOS芯片6通过CPEX接口4连接；LPC总线通路24还与龙芯3A处理器7通过CPEX接口4连接；PCIE总线可信功能数据通路25还与RS780北桥芯片9通过CPEX接口4连接。
TCM安全芯片，依据嵌入芯片技术，完全采用我国自主研发的密码算法和引擎，构建的一个安全芯片，我们称之为可信密码模块（Trusted Cryptography Module，TCM），能有效保护PC，防止非法用户访问电脑。
CPEX是一种总线接口形式。
BIOS芯片（Basic Input Output System），译为基本输入输出系统，是用于计算机开机过程中各种硬件设备的初始化和检测的芯片。
SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。它是一种电脑总线，主要功能是用作主板和大量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输之用。这是一种完全不同于串行PATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
BMC （BaseBoard Management Controller）是IPMI核心控制器，系统管理软件对各个被管理器件的管理都是通过与BMC通信实现的。
USB总线是为通用串行总线，USB接口位于PS/2接口和串并口之间，允许外设在开机状态下热插拔，最多可串接下来127个外设，传输速率可达480Mb/S，它可以向低压设备提供5伏电源，同时可以减少PC机I/O接口数量。
LPC总线（Low Pin Count）：是基于 Intel 标准的 33 MHz 4 bit 并行总线协议，代替以前的 ISA 总线协议，两者性能相似。LPC总线，它是INTEL当初为了取代低速落后的X-BUS而推出的总线标准。
PCIE总线(PCI-Express)是一种通用的总线规格，它由Intel所提倡和推广，其最终的设计目的是为了取代现有电脑系统内部的总线传输接口，这不只包括显示接口，还囊括了CPU、PCI、HDD、Network等多种应用接口。
FPGA芯片（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
PSRAM - Pseudo SRAM是一种具有SRAM接口协议（无需刷新，无需DRAM控制器）、具有DRAM单管存储结构的存储器，比SRAM容量大很多，价格便宜很多，比SDRAM容易使用，功耗也低很多。因此，已经得到越来越多的MCU及WiFi-SoC相关厂家的支持。
SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
本发明的实施例是说明性的，而非限定性的，上述实施例只是帮助理解本发明，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他的具体实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于国产TCM芯片的可信系统，其特征在于，包括主板模块，可信模块,背板模块，CPEX接口，硬盘，内存卡及电源；
主板模块包括BIOS芯片，CPU,与CPU连接的内存插座，与CPU连接的北桥扩展单元，与北桥扩展单元连接的南桥扩展单元；
北桥扩展单元包括与CPU连接的北桥芯片，与北桥芯片连接的网卡驱动芯片、VGA显示接口、串口，与网卡驱动芯片连接的千兆以太网口；
南桥扩展单元包括与北桥芯片连接的南桥芯片，与南桥芯片连接的USB接口、SATA接口；
南桥扩展单元还包括与南桥芯片通过USB总线连接的BMC管理卡插座，与BMC管理卡插座插接的BMC管理卡,与BMC管理卡插座连接的PHY芯片、温度传感器，与PHY芯片连接的管理网口；
BMC管理卡插座还与VGA显示接口连接；
可信模块包括TCM芯片单元，与TCM芯片单元连接的存储单元，与TCM芯片单元连接的FPGA芯片单元，与FPGA芯片单元连接的LPC总线通路，与FPGA芯片单元连接的PCIE总线可信功能数据通路；
主板模块的USB接口、SATA接口、千兆以太网口、串口还与电源连接；内存插座与内存卡连接；SATA接口与硬盘连接；VGA显示接口、串口、千兆以太网口、USB接口、SATA接口、管理网口、电源通过CPEX接口与背板模块连接；
LPC总线通路还与BIOS芯片通过CPEX接口连接；LPC总线通路还与CPU通过CPEX接口连接；PCIE总线可信功能数据通路还与北桥芯片通过CPEX接口连接。
2.如权利要求1所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统,其特征在于,CPU为龙芯3A处理器,北桥芯片为RS780北桥芯片,南桥芯片为SB710南桥芯片。
3.如权利要求2所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统, 其特征在于,龙芯3A处理器与RS780北桥采用高速传输HT总线，RS780北桥芯片与SB710南桥芯片通过A-link总线连接。
4.如权利要求1所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统, 其特征在于, 北桥芯片通过PCIE总线连接网卡驱动芯片。
5.如权利要求1所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统, 其特征在于, 网卡驱动芯片采用82574型号的网卡驱动芯片，网卡驱动芯片的数量为四个，每个网卡驱动芯片连接一个千兆以太网口。
6.如权利要求1所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统, 其特征在于,USB接口包括四个USB2.0型号的接口，SATA接口采用一个SATA2.0型号的接口。
7.如权利要求1所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统，其特征在于，TCM芯片单元与存储单元通过地址总线和数据总线连接，地址总线包括23位，数据总线包括32位。
8.如权利要求1所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统，其特征在于，温度传感器与BMC管理卡插座通过I2C总线连接。
9.如权利要求1所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统，其特征在于，FPGA单元与TCM单元通过SPI总线和PSRAM总线连接, FPGA单元实现PSRAM协议到PCIE协议的逻辑通讯协议转换，FPGA单元实现SPI协议到LPC协议的逻辑通讯协议转换。
10.如权利要求1所述的一种基于国产TCM芯片的可信系统，其特征在于，背板模块以航空插头的形式将VGA显示接口、串口、千兆以太网口、USB接口、SATA接口、管理网口、电源对外引出。
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Address after: 250000 No. 2877 Kehang Road, Suncun Town, Jinan High-tech District, Shandong Province Applicant after: SHANDONG CHAOYUE DATA CONTROL ELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: 250000 No. 2877 Kehang Road, Suncun Town, Jinan High-tech District, Shandong Province Applicant before: SHANDONG CHAOYUE NUMERICAL CONTROL ELECTRONIC Co.,Ltd. Address after: 250000 No. 2877 Kehang Road, Suncun Town, Jinan High-tech District, Shandong Province Applicant after: Chaoyue Technology Co.,Ltd. Address before: 250000 No. 2877 Kehang Road, Suncun Town, Jinan High-tech District, Shandong Province Applicant before: SHANDONG CHAOYUE DATA CONTROL ELECTRONICS Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A trusted system based on domestic TCM chip Effective date of registration: 20211104 Granted publication date: 20210615 Pledgee: China Merchants Bank Co.,Ltd. Jinan Branch Pledgor: Chaoyue Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2021370000126 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230413 Granted publication date: 20210615 Pledgee: China Merchants Bank Co.,Ltd. Jinan Branch Pledgor: Chaoyue Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2021370000126 |