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FPGA IP核开发 - 具有高可用性以太网、精确时间同步、实时数据流线速安全、时间敏感网络、网络模块和边缘计算的技术。

SASCrypt – IEC 61850/62351
变电站自动化系统密码IP核

 

IEC 61850/62351变电站自动化系统加密(SAS Crypt)IP内核可保护变电站自动化系统和新型智能电网站点严格的实时流量。例如,它可以保护GOOSE和SMV(Sample-Measured-Values)帧在这些站点(如合并单元或IED)中与关键设备进行通信。该IP实施了新的IEC 62351-6标准,该标准可确保互操作性,并允许在同一网络中同时存在IEC 61850受保护和不受保护的流量。该标准定义了加密和验证机制,应用于第2层IEC 61850帧。这种低延迟IP核能够以线速加密、解密和认证GOOSE或SMV。

IEC 62351范围内的一个非常重要的主题是用于受保护密钥的管理和分发。 SAS Crypt IP核允许用不同方案将安全密钥引入设备。由于用静态方法将密钥引入IP,因此一直到全自动解决方案:安全密钥管理符合IEC 62351-9中的定义:“电力系统设备的网络安全密钥管理”。

SAS Crypt IP核集成了一个专用的低延迟加密密码专为此任务而优化。该密码模块提供了所需的性能,用最佳的资源利用率,以及引入了几微秒的延迟。实际上,SAS Crypt IP允许在合成时间修改所支持的数据吞吐量和实施所需的FPGA资源之间的权衡。

 

允许优化实现的最相关的可配置参数是:

  • 必须安全的IEC 61850消息的类型
  • 密码中使用的乘法延迟
  • 密码中使用的乘法引擎
  • 用于多达100个不同IEC 61850数据集的密钥存储和管理逻辑的实施方案

除保护功能外, SASCrypt IP核还支持IEEE 1588 V2一步透明时钟对等(P2P)功能。此功能允许补偿PTP帧的停留时间以及每个链路的延迟。

SASCrypt IP核可与SoC-e MES IP核以及HSR-PRP交换机IP结合使用,以结合安全性在设备中引入以太网交换功能。 

以下Xilinx FPGA系列支持SASCrypt IP:

  • 6系列(Spartan,Virtex)
  • 7系列(Zynq,Spartan,Artix,Kintex,Virtex)
  • Ultrascale(Kintex,Virtex)
  • Ultrascale +(Zynq MPSoC,Kintex,Virtex)

SASCrypt IP旨在通过利用新的Xilinx Vivado工具无缝集成到您的FPGA设计中,该工具允许在图形用户界面中使用IP内核并以简便的方式配置IP参数。

SASCrypt IP核的主要功能:

  • 第2层IEC61850 GOOSE和SMV(采样测量值)加密、解密和验证
  • 高性能AES-GCM引擎
  • 微秒范围延迟
  • 灵活的定制:
    • 必须保护的IEC 61850消息类型
    • 乘法延迟(时间优化)
    • 乘法引擎(资源使用情况)
    • 多达100个不同数据集的密钥存储和管理逻辑

接口

  • 全双工10/100/1000 Mbps以太网接口
  • 半双工10/100 Mbps以太网接口
  • MII/RMII/GMII/RGMII/SGMII/QSGMII物理层设备(PHY)接口
  • 1000 Mbps AXI-Stream接口
  • 铜缆和光纤介质接口:10/100/1000Base-T、100Base-FX、1000Base-X

时间同步

  • IEEE 1588v2无状态透明时钟功能(P2P–第2层/E2E–第2层)
  • 默认、电源实用程序配置文件IEC 61850-9-3 
  • 与SoC-e IEEE 1588 IP内核兼容(1588TinyPTB–PreciseTimeBasic

组态

  • MDIO、UART、AXI4-Lite管理接口
  • 购买IP核时附带驱动程序(*)

参考设计支持的板:

 


FPGA IP核产品目录

 

 

 

 


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