[發明專利]基于芯片級加密的以太網和現場總線融合網關及傳輸方法

有效

• 申請號: 202011311007.7
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112422389B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 蔣華;孫海
• 申請（專利權）人: 昆高新芯微電子（江蘇）有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L12/46;H04L12/66;H04L9/40;H04L69/08;H04L69/22
• 代理公司: 北京首捷專利代理有限公司 11873
• 代理人: 梁婧宇

1.一種基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關，其特征在于，包括物理層PHY芯片；所述物理層PHY芯片連接以太網和CAN總線，用于在以太網和CAN總線之間進行報文互傳；所述物理層PHY芯片對所述報文進行加解密；

所述物理層PHY芯片包括依次連接的媒體依賴接口MDI模塊、前端模擬模塊、CANSerDes模塊、CAN控制器模塊、數據緩存模塊、插入刪除時間戳模塊、協議轉換模塊、加解密模塊以及媒體無關接口MII模塊；所述媒體依賴接口MDI模塊連接至CAN總線；所述媒體無關接口MII模塊連接至以太網；

所述協議轉換模塊用于添加或刪除以太網二層頭；在物理層PHY芯片將報文由CAN總線向以太網傳輸步驟中，進行報文封裝時記錄以太網二層頭和CAN端口的對應關系。

2.根據權利要求1所述的基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關，其特征在于，所述插入刪除時間戳模塊用于在報文前面添加數據緩存模塊接收到報文的時間戳。

3.根據權利要求1所述的基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關，其特征在于，所述二層頭的數據結構為：目的MAC地址MAC DA、源MAC地址MAC SA、VLAN標簽和報文類型/長度。

4.根據權利要求3所述的基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關，其特征在于，所述加解密模塊采用MacSec的方式實現報文的加密；所述加解密模塊根據所述MACDA和所述MAC SA確定MacSec解密密鑰并解密。

5.一種根據權利要求1-4中任一項所述的基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關的報文傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

所述物理層PHY芯片將報文由CAN總線向以太網傳輸的步驟包括：

通過媒體依賴接口MDI模塊接收CAN總線傳輸的報文；

所述報文依次經過前端模擬模塊、CAN SerDes模塊傳輸至CAN控制器模塊，所述CAN控制器模塊提取出報文數字信號輸出至數據緩存模塊；

通過插入刪除時間戳模塊在報文前面添加媒體依賴接口MDI模塊接收到報文的時間戳；

然后通過協議轉換模塊給報文數字信號添加以太網二層頭；

通過加解密模塊采用MacSec的方式實現報文數字信號的加密，將加密后的報文進行封裝；

最后，把封裝后的報文輸出到媒體無關接口MII模塊；

所述物理層PHY芯片將報文由以太網向CAN總線傳輸的步驟包括：

針對加密報文，根據以太網二層頭確定MacSec解密密鑰并解密；

針對非加密報文和解密后的報文，根據提取以太網二層頭中的信息，用于選擇對應的媒體依賴接口MDI模塊，再刪除以太網二層頭，刪除時間戳，把報文數字信號轉化成CAN報文發送到CAN總線上。

6.根據權利要求5所述的基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關及其報文傳輸方法，其特征在于，所述以太網二層頭的數據結構為：目的MAC地址MAC DA，源MAC地址MAC SA，VLAN標簽和報文類型/長度。

7.根據權利要求6所述的基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關及其報文傳輸方法，其特征在于，根據以太網二層頭確定MacSec解密密鑰并解密具體包括：

根據所述MAC DA，MAC SA確定MacSec解密密鑰并解密。

8.一種基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關的傳輸網絡，其特征在于，包括以太網、CAN總線、以及如權利要求1-4中任一項所述的基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關，所述CAN總線通過所述融合網關連接至所述以太網。

9.根據權利要求8所述的基于芯片級數據加密的以太網和現場總線融合網關的傳輸網絡，其特征在于，所述CAN總線包括單管道CAN總線和多管道CAN總線。