Desarrollo de un prototipo de encriptación de tramas Ethernet utilizando una FPGA.

[ANGLÈS] The present technical report gathers the work development about basic experimental prototype data encryption layer 2 for Ethernet networks up to 1Gpbs (Gigabit Ethernet) done at W-onesys S.L company which is offered to submit as Master Thesis to obtain Official Masters on Electronic Engineering degree at UPC ETSETB University. This development is a R&D project and comes from a need of market in optical transmissions in which W-onesys is currently working in order to find a solutions for optical fiber safety data transmission, ciphering the data traffic for Ethernet networks level data link (encryption layer 2), which guarantee the confidentiality of data flow transfer, for this case, up to 1Gbps, using their commercial board calls OPTR2G5EXC-PM which has a FPGA of Lattice where system encryption design is implemented inside of FPGA. The content of this Master Thesis, covers the entire data process into the FPGA, implementing data link layer (MAC layer for Gigabit Ethernet) in order to receive and to transmit Ethernet frames and also the design of an encryption IP based AES algorithm compatible for operating modes ECB/CBC in order to execute ciphering and deciphering data contained in Ethernet frames as part of technical specifications of the product. The result of this research and development work about encryption system and Ethernet traffic, serves to provide a first functional version of encryption system, which is useful to know the main difficulties and implementation limits for this basic encryption system. This first prototype allow to start testing in real environments, and reach experience and conclusions about improvements which to have to take into account for developing the commercial encryption system in order to provide to OPTR2G5EXC-PM board security benefits for the optical transmission of an efficiently and competitively. In any case this work explains the real functionality about commercial product itself.

[CASTELLÀ] La presente memoria reúne el trabajo realizado en desarrollo de un prototipo experimental de encriptación de datos a nivel 2 para redes Ethernet a 1Gbps (Gigabit Ethernet) realizado en la empresa W-onesys S.L. la cual se ofrece como presentación a la Tesis de Máster para la obtención del título de Máster Oficial en Ingeniería Electrónica en la universidad ETSETB de la UPC. La tesis trata sobre un proyecto de I+D y nace a partir de una necesidad en el mercado en las transmisiones ópticas en la cual W-onesys S.L. trata de ofrecer una solución para la transmisión de datos de forma segura por fibra óptica, cifrando el tráfico de datos en redes Ethernet a nivel de enlace de datos (encriptación por hardware), permitiendo garantizar la confidencialidad en el transporte de datos, en este caso para flujos de hasta 1Gbps, utilizando la tarjeta comercial OPTR2G5EXC-PM, la cual dispone de una FPGA de Lattice en donde se implementa el sistema de encriptación. El desarrollo de esta tesis abarca todo el proceso que debe recorrer la información en el interior de la FPGA, implementando tanto la capa de nivel de enlace de datos (capa MAC para Gigabit Ethernet) para la recepción y transmisión de tramas, como también el diseño de la IP de encriptación basada en el algoritmo AES compatibles para los modos de operación ECB/CBC, para realizar la encriptación y desencriptación de los datos como parte de las especificaciones técnicas del producto. El fruto de este trabajo de investigación y desarrollo sobre sistema de encriptación y tráfico Ethernet, sirve para disponer de una primera versión funcional del sistema de encriptación que ayuda a conocer las principales dificultades y limitaciones de este sistema básico de funcionamiento. Con este primer prototipo se puede realizar ensayos en entornos más reales y extraer unas experiencias y conclusiones para poder dotar a la tarjeta OPTR2G5EXC-PM las prestaciones de seguridad de transmisión en redes ópticas de forma eficiente y competitiva. En ningún caso, este trabajo detalla el funcionamiento del producto comercial en sí mismo.

[CATALÀ] La present memòria reuneix el treball realitzat en el desenvolupament d'un prototip experimental bàsic d'encriptació de dades a nivell 2 per a xarxes Ethernet a 1Gbps (Gigabit Ethernet) realitzat en la empresa W-onesys S.L. la qual s'ofereix com a presentació de la Tesis de Màster per l'obtenció del títol de Màster Oficial en Enginyeria Electrònica en la universitat ETSETB de la UPC. La tesis tracta d'un projecte I+D, i neix a partir d'unes necessitats en el mercat de les transmissions òptiques en la qual W-onesys S.L. tracta d'oferir una solució per les transmissions de dades de forma segura per fibra òptica, xifrant el tràfic de dades per xarxes Ethernet a nivell d'enllaç de dades (encriptació per hardware), lo que permet garantir la confidencialitat en el transport de dades, en aquest cas per fluxos fins a 1Gbps, fent servir la targeta comercial OPTR2G5EXC-PM, la qual disposa d?una FPGA de Lattice on s'implementa el sistema de encriptació. El contingut d'aquesta memòria inclou tot el procés que recorre la informació en el interior de la FPGA, implementant tant la capa de nivell d?enllaç de dades (capa MAC per Gigabit Ethernet) per la recepció i transmissió de trames, com també el disseny d'una IP de encriptació basada en l'algoritme AES compatible per els modes d?operació ECB/CBC, per realitzar la encriptació i desencriptació de les dades com a part de les especificacions tècniques del producte. El fruit d'aquest treball de investigació i desenvolupament sobre sistemes d'encriptació i tràfic Ethernet, serveix per disposar d'una primera versió funcional del sistema d?encriptació que ajuda a conèixer les principals dificultats i limitacions d'aquest sistema bàsic de funcionament. Amb aquest primer prototip es poder fer assajos en entorns més reals i extreure unes experiències i conclusions per poder dotar a la targeta OPTR2G5EXC-PM les prestacions de seguretat en la transmissió de dades en xarxes òptiques de forma eficient i competitiva. En cap cas, aquest treball detalla el funcionament del producte comercial en sí mateix.