超前信息
MPC180TS/D
修订版0.1 ， 2/2003
MPC180安全处理器
技术摘要
本文档提供了MPC180处理器的安全性的概述，包括简要
的发展历史，目标应用程序，主要功能，典型的系统结构，以及
在MPC180架构概览。
1发展历程
在MPC180是在智能网络平台的S1系列安全处理器的网络连接RST
对于商业网络市场的发展。它从安全技术衍生
摩托罗拉公司已经发展了近30年，主要为政府应用。该
第三代执行单元（EU ） ，在MPC180已经在产品以前使用
用于无线基站和安全的有线通信。
2典型应用
在MPC180适合于应用程序，如以下内容：
SOHO和中低端路由器
xDSL接入设备
ISDN接入设备
无线基站
宽带接入
WAP网关
DSLAM设备
客户端设备（ CPE ）
3特点
在MPC180是目前使用的是灵活的和强大之外的任何网络系统
摩托罗拉MPC8xx或MPC826x系列的PowerQUICC 通信处理器。该
MPC180被设计为无负载计算密集的安全功能，诸如键
生成和交换，身份验证和数据加密。
对MPC180进行了优化处理所有与安全， IKE相关的算法，
WTLS / WAP和SSL / TLS的。此外， MPC180是在唯一的安全处理器
这是用于安全无线特别重要的市场能够执行的椭圆曲线加密
通信。
MPC180功能包括以下内容：
公共密钥执行单元（ PKEU ），它支持以下内容：
- RSA和温差网络E- Hellman的
- 可编程的网络场大小80 2048位
- 32ms的1024位签名时间
- 10 IKE握手/秒
- 无论是在F 2米或在fp椭圆曲线操作
- 可编程的网络场规模从55岁至511位
- 11毫秒的155位签名时间
- 30 IKE握手/秒
数据加密标准执行单元（天主）
- DES和3DES算法加速
- 两个密钥（K1，K2 ，K1）或3键（ K1，K2， K3）
- ECB和CBC模式DES和3DES
- 15 Mbps的3DES- HMAC-SHA- 1 （存储到存储器）
消息认证单元（ MAU ）
- SHA - 1与160位的消息摘要
- MD5的128位消息摘要
- 与HMAC算法要么
ARC四个执行单元（ AFEU ）
- 实现一个流密码与RC4算法兼容
- 40 128位的可编程按键
- 20 Mbps的四弧性能（内存到内存）
随机数发生器（ RNG ）
- 提供高达160位串高达5 Mbps的数据速率
输入缓冲器（ 4kbits ）
输出缓冲器（ 4kbits ）
无缝接口MPC8xx系统或MPC826x局部总线（ 50MHz的和66MHz的操作）
DMA硬件握手信号的MPC826x使用
1.8V的Vdd ， 3.3V的I / O
100PIN LQFP封装
HIP4 0.25微米工艺
4典型系统架构
在MPC180适用于大多数加载/存储，内存映射系统。外部处理器可以执行
从它的ROM和RAM ，使用RAM和任选的非挥发性存储器（如应用程序代码
EEPROM）中的数据存储。图4-1示出了在MPC8xx系统的MPC180的一个例子，并
图4-2显示了连接到MPC826x的局部总线的MPC180 。在这些例子中， MPC180
2
MPC180处理器的安全技术总结
摩托罗拉
驻留在处理器的存储器中的地图;因此，当应用程序需要加密
的功能，它可以读取和写入到在安全性处理器的相应存储器位置。
EEPROM
MPC180
MPC860
系统总线
SDRAM
I / O或网络
接口
图4-1 。 MPC8xx系统实例
EEPROM
MPC180
60X巴士
MPC8260
本地总线
SDRAM
的DIMM
SDRAM
I / O或网络
接口
SDRAM
图4-2 。 MPC826x系统实例
5结构概述
该MPC180有一个从接口到MPC8xx系统总线和MPC8260局部总线和地图进入
主处理器的存储器空间。每一种加密算法被映射到一个唯一的地址空间。执行
加密操作，主机的读取和写入到MPC180来设置执行单元，然后，
将数据传送到执行单元直接或通过外部总线接口。
在FIFO模式中， MPC180接收数据到4千位输入缓冲器，并返回穿过突发数据
输出缓冲器。在这种方式中，主机可以通过一个给定的欧盟自动传输批量数据。这最大限度地减小
主机管理开销，提高了整个系统的吞吐量。一旦主机CON科幻居雷什外部
总线接口（EBI ） ，它只有已经转移或处理的所有数据后，接收到中断
MPC180.
摩托罗拉
MPC180处理器的安全技术总结
3
公钥执行单元（ PKEU ）
DMA请求
输入
4K位
FIFO
DMA
逻辑
8xx/6xx
I / F
（从）
RSA
ECC
调节器
SHA-1
MD 5
DES /
3DES
ARC4
RNG
DMA请求
产量
4K位
FIFO
DMA
逻辑
图5-1 。 MPC180框图
中断控制器组织硬件中断从个人诸EU进入单个屏蔽
中断， IRQ_B ，对主处理器。多个内部中断源通过逻辑或创建一个
单一的，非优先中断主机处理器。该控制器可以让主机读取东窗事发
中断源的状态，以及对可屏蔽中断源的请求状态，从而指示是否
一个给定的揭露中断源产生中断请求到主机处理器。
6执行单元（ EU）
执行单元（ EU）是实现最常用的行业实际处理引擎
算法的密码处理。在MPC180有网络连接已经执行单元，每个如下所述。
6.1公钥执行单元（ PKEU ）
该PKEU能够执行许多先进的数学函数，支持RSA和
DIF网络的e- Hellman的以及ECC的两个F 2米（多项式为基础）和F P 。加速器支持各级
的功能，以协助主微处理器在执行其所需的密码函数。例如，
在最高级别，加速器进行模块化求幂来支持RSA和点乘
支持ECC 。在较低的水平时， PKEU可以执行简单的操作，如模乘法。
6.2数据加密标准执行单元（德国）
在申用于批量数据加密。它也可以执行三重DES算法，它是基于
DES 。主机处理器提供数据到申作为输入，并且该数据被加密，并可用
阅读。会话密钥被输入到加密前的申。该申计算数据加密
标准算法（ANSI X3.92 ），用于数据加密和解密。
DES是使用56比特的密钥，以在一个时间数据的64位的块，一个块进行加密的块密码。 DES是一种
对称算法;因此，每一个通信双方共享相同的56位密钥。 DES
之后，这个共享的会话密钥约定处理开始。消息被（通常是加密的纯
文本）被划分为
n
套的64位块。每块被处理，反过来，通过DES的发动机，
4
MPC180处理器的安全技术总结
摩托罗拉
公钥执行单元（ PKEU ）
生产
n
套加密（密文）的块。解密所述相反的方式来处理。该
密文块在时间由在接收方的系统中的DES模块处理之一。同样关键的是
使用，并且申内部管理的键处理，使明文块被回收。
在DES / 3DES执行单元支持以下模式：
ECB （电子密码本）
CBC （密码块链接）
除了这些模式中，申可以计算三重DES 。三重DES是一个扩展的DES
算法，其中每64个比特的输入块被处理三次。有几种方法，三重DES
可以被计算。在MPC180了DES加速器支持两个密钥（ K1，K2， K1）或3键（K1，
K2 ， K3 ），三重DES 。
在MPC180支持两种操作去连接定义为三重DES模式（见草案ANSI标准
X9.52-1998):
四氯苯（三重DES ECB的模拟）
TCBC （ CBC的三重DES模拟）
6.3 ARC四个执行单位（ AFEU ）
该AFEU处理的算法与RSA安全公司的RC4流加密兼容
RC4算法是面向字节;因此，明文的一个字节进行加密用密钥来产生一个字节
的密文。关键是可变长度，并且AFEU支持40位到128位的密钥长度，提供一
大范围的安全级别。 RC4是一种对称算法，所以每个通信双方共享
相同的密钥。
之后，这个共享的会话密钥约定AFEU处理开始。明文消息加密
在逻辑上被划分成
n
组8位的块。在实践中，主机处理器组4字节一组进
32位块和写数据到AFEU 。该AFEU内部处理每一个字一次一个字节。
该AFEU引擎处理依次在每个块，逐字节，产生
n
套加密（密文）的
块。解密所述相反的方式来处理。密文块在同一时间被处理1
一个AFEU在收件人的系统。将使用相同的密钥，并且AFEU管理键处理
在内部，使明文块被回收。
该AFEU接受数据在每个写入周期的32位字，并且产生4字节的密文的每4个字节
明文。之前的任何处理时，密钥数据被写入到AFEU ，在这之后的初始
置换的关键内部发生。经过初始置换是音响nished ，加工上的32位
话就可以开始。
6.4信息验证单元（MAU ）
茂可以执行SHA - 1 ， MD5和MD4 ，三个最流行的公共消息摘要算法。
在其最简单的，所述的MAU接收16个32位寄存器包含一个信息，并产生一个散列消息
的128位的MD4 / MD5和160位的SHA-1 。茂还包括电路，使过程自动化
由RFC 2104 HMAC生成HMAC （散列的消息认证代码）为特定网络版可以
应任何的由MAU支持的哈希函数来构建。
摩托罗拉
MPC180处理器的安全技术总结
5
超前信息
MPC180TS/D
修订版0.1 ， 2/2003
MPC180安全处理器
技术摘要
本文档提供了MPC180处理器的安全性的概述，包括简要
的发展历史，目标应用程序，主要功能，典型的系统结构，以及
在MPC180架构概览。
1发展历程
在MPC180是在智能网络平台的S1系列安全处理器的网络连接RST
对于商业网络市场的发展。它从安全技术衍生
摩托罗拉公司已经发展了近30年，主要为政府应用。该
第三代执行单元（EU ） ，在MPC180已经在产品以前使用
用于无线基站和安全的有线通信。
2典型应用
在MPC180适合于应用程序，如以下内容：
SOHO和中低端路由器
xDSL接入设备
ISDN接入设备
无线基站
宽带接入
WAP网关
DSLAM设备
客户端设备（ CPE ）
3特点
在MPC180是目前使用的是灵活的和强大之外的任何网络系统
摩托罗拉MPC8xx或MPC826x系列的PowerQUICC 通信处理器。该
MPC180被设计为无负载计算密集的安全功能，诸如键
生成和交换，身份验证和数据加密。
对MPC180进行了优化处理所有与安全， IKE相关的算法，
WTLS / WAP和SSL / TLS的。此外， MPC180是在唯一的安全处理器
这是用于安全无线特别重要的市场能够执行的椭圆曲线加密
通信。
MPC180功能包括以下内容：
公共密钥执行单元（ PKEU ），它支持以下内容：
- RSA和温差网络E- Hellman的
- 可编程的网络场大小80 2048位
- 32ms的1024位签名时间
- 10 IKE握手/秒
- 无论是在F 2米或在fp椭圆曲线操作
- 可编程的网络场规模从55岁至511位
- 11毫秒的155位签名时间
- 30 IKE握手/秒
数据加密标准执行单元（天主）
- DES和3DES算法加速
- 两个密钥（K1，K2 ，K1）或3键（ K1，K2， K3）
- ECB和CBC模式DES和3DES
- 15 Mbps的3DES- HMAC-SHA- 1 （存储到存储器）
消息认证单元（ MAU ）
- SHA - 1与160位的消息摘要
- MD5的128位消息摘要
- 与HMAC算法要么
ARC四个执行单元（ AFEU ）
- 实现一个流密码与RC4算法兼容
- 40 128位的可编程按键
- 20 Mbps的四弧性能（内存到内存）
随机数发生器（ RNG ）
- 提供高达160位串高达5 Mbps的数据速率
输入缓冲器（ 4kbits ）
输出缓冲器（ 4kbits ）
无缝接口MPC8xx系统或MPC826x局部总线（ 50MHz的和66MHz的操作）
DMA硬件握手信号的MPC826x使用
1.8V的Vdd ， 3.3V的I / O
100PIN LQFP封装
HIP4 0.25微米工艺
4典型系统架构
在MPC180适用于大多数加载/存储，内存映射系统。外部处理器可以执行
从它的ROM和RAM ，使用RAM和任选的非挥发性存储器（如应用程序代码
EEPROM）中的数据存储。图4-1示出了在MPC8xx系统的MPC180的一个例子，并
图4-2显示了连接到MPC826x的局部总线的MPC180 。在这些例子中， MPC180
2
MPC180处理器的安全技术总结
摩托罗拉
驻留在处理器的存储器中的地图;因此，当应用程序需要加密
的功能，它可以读取和写入到在安全性处理器的相应存储器位置。
EEPROM
MPC180
MPC860
系统总线
SDRAM
I / O或网络
接口
图4-1 。 MPC8xx系统实例
EEPROM
MPC180
60X巴士
MPC8260
本地总线
SDRAM
的DIMM
SDRAM
I / O或网络
接口
SDRAM
图4-2 。 MPC826x系统实例
5结构概述
该MPC180有一个从接口到MPC8xx系统总线和MPC8260局部总线和地图进入
主处理器的存储器空间。每一种加密算法被映射到一个唯一的地址空间。执行
加密操作，主机的读取和写入到MPC180来设置执行单元，然后，
将数据传送到执行单元直接或通过外部总线接口。
在FIFO模式中， MPC180接收数据到4千位输入缓冲器，并返回穿过突发数据
输出缓冲器。在这种方式中，主机可以通过一个给定的欧盟自动传输批量数据。这最大限度地减小
主机管理开销，提高了整个系统的吞吐量。一旦主机CON科幻居雷什外部
总线接口（EBI ） ，它只有已经转移或处理的所有数据后，接收到中断
MPC180.
摩托罗拉
MPC180处理器的安全技术总结
3
公钥执行单元（ PKEU ）
DMA请求
输入
4K位
FIFO
DMA
逻辑
8xx/6xx
I / F
（从）
RSA
ECC
调节器
SHA-1
MD 5
DES /
3DES
ARC4
RNG
DMA请求
产量
4K位
FIFO
DMA
逻辑
图5-1 。 MPC180框图
中断控制器组织硬件中断从个人诸EU进入单个屏蔽
中断， IRQ_B ，对主处理器。多个内部中断源通过逻辑或创建一个
单一的，非优先中断主机处理器。该控制器可以让主机读取东窗事发
中断源的状态，以及对可屏蔽中断源的请求状态，从而指示是否
一个给定的揭露中断源产生中断请求到主机处理器。
6执行单元（ EU）
执行单元（ EU）是实现最常用的行业实际处理引擎
算法的密码处理。在MPC180有网络连接已经执行单元，每个如下所述。
6.1公钥执行单元（ PKEU ）
该PKEU能够执行许多先进的数学函数，支持RSA和
DIF网络的e- Hellman的以及ECC的两个F 2米（多项式为基础）和F P 。加速器支持各级
的功能，以协助主微处理器在执行其所需的密码函数。例如，
在最高级别，加速器进行模块化求幂来支持RSA和点乘
支持ECC 。在较低的水平时， PKEU可以执行简单的操作，如模乘法。
6.2数据加密标准执行单元（德国）
在申用于批量数据加密。它也可以执行三重DES算法，它是基于
DES 。主机处理器提供数据到申作为输入，并且该数据被加密，并可用
阅读。会话密钥被输入到加密前的申。该申计算数据加密
标准算法（ANSI X3.92 ），用于数据加密和解密。
DES是使用56比特的密钥，以在一个时间数据的64位的块，一个块进行加密的块密码。 DES是一种
对称算法;因此，每一个通信双方共享相同的56位密钥。 DES
之后，这个共享的会话密钥约定处理开始。消息被（通常是加密的纯
文本）被划分为
n
套的64位块。每块被处理，反过来，通过DES的发动机，
4
MPC180处理器的安全技术总结
摩托罗拉
公钥执行单元（ PKEU ）
生产
n
套加密（密文）的块。解密所述相反的方式来处理。该
密文块在时间由在接收方的系统中的DES模块处理之一。同样关键的是
使用，并且申内部管理的键处理，使明文块被回收。
在DES / 3DES执行单元支持以下模式：
ECB （电子密码本）
CBC （密码块链接）
除了这些模式中，申可以计算三重DES 。三重DES是一个扩展的DES
算法，其中每64个比特的输入块被处理三次。有几种方法，三重DES
可以被计算。在MPC180了DES加速器支持两个密钥（ K1，K2， K1）或3键（K1，
K2 ， K3 ），三重DES 。
在MPC180支持两种操作去连接定义为三重DES模式（见草案ANSI标准
X9.52-1998):
四氯苯（三重DES ECB的模拟）
TCBC （ CBC的三重DES模拟）
6.3 ARC四个执行单位（ AFEU ）
该AFEU处理的算法与RSA安全公司的RC4流加密兼容
RC4算法是面向字节;因此，明文的一个字节进行加密用密钥来产生一个字节
的密文。关键是可变长度，并且AFEU支持40位到128位的密钥长度，提供一
大范围的安全级别。 RC4是一种对称算法，所以每个通信双方共享
相同的密钥。
之后，这个共享的会话密钥约定AFEU处理开始。明文消息加密
在逻辑上被划分成
n
组8位的块。在实践中，主机处理器组4字节一组进
32位块和写数据到AFEU 。该AFEU内部处理每一个字一次一个字节。
该AFEU引擎处理依次在每个块，逐字节，产生
n
套加密（密文）的
块。解密所述相反的方式来处理。密文块在同一时间被处理1
一个AFEU在收件人的系统。将使用相同的密钥，并且AFEU管理键处理
在内部，使明文块被回收。
该AFEU接受数据在每个写入周期的32位字，并且产生4字节的密文的每4个字节
明文。之前的任何处理时，密钥数据被写入到AFEU ，在这之后的初始
置换的关键内部发生。经过初始置换是音响nished ，加工上的32位
话就可以开始。
6.4信息验证单元（MAU ）
茂可以执行SHA - 1 ， MD5和MD4 ，三个最流行的公共消息摘要算法。
在其最简单的，所述的MAU接收16个32位寄存器包含一个信息，并产生一个散列消息
的128位的MD4 / MD5和160位的SHA-1 。茂还包括电路，使过程自动化
由RFC 2104 HMAC生成HMAC （散列的消息认证代码）为特定网络版可以
应任何的由MAU支持的哈希函数来构建。
摩托罗拉
MPC180处理器的安全技术总结
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