Недавно мы применили плату Ethond в качестве мини-роутера и запустили на нём OpenVPN.

Но обнаружилось, что процессор часто нагружается на 100%, а скорость не поднимается выше 15-16 Мбит/с. На канале связи 100 мегабит это очень мало, поэтому мы решили ускорить процесс аппаратно.

Ребята из группы FPGA-разработчиков сделали прошивку на базе открытого IP-core для Altera CycloneV с реализацией шифра AES-128, которая умеет шифровать 8 Гбит/сек и дешифровать 700 Мбит/сек. Для сравнения, программа openssl на CPU (ARM Cortex A9) того же CycloneV может обрабатывать лишь около 160 Мбит/сек.

Эта статья посвящена нашему исследованию по применению аппаратного шифрования AES. Мы сжато представим описание криптографической инфраструктуры в Linux и опишем драйвер (исходный код открыт и доступен на github), который осуществляет обмен между FPGA и ядром. Реализация шифрования на FPGA не является темой статьи — мы описываем лишь интерфейс, с которым происходит взаимодействие c акселератором со стороны процессора.

Бывает, что приложению требуется узнать точное время приема или отправки сетевого пакета. Например, для синхронизации часов (см. PTP, NTP) или тестирования задержек в сети (см. RFC2544).

Наивным решением будет запоминать в приложении время сразу после получения пакета от ядра (или перед отправкой ядру):

  recv(sock, buffer, length, flags);
  clock_gettime(CLOCK_REALTIME, timespec);

Ясно, что полученное таким образом время может заметно отличаться от момента, когда пакет был получен сетевым устройством. Для получения более точного времени нужна поддержка от операционной системы, драйвера и/или сетевого устройства.

Начиная с версии 2.6.30 Линукс поддерживает опцию сокета SO_TIMESTAMPING. Она позволяет пользовательскому сокету получать временные метки для отправляемых и принимаемых пакетов. Временные метки могут быть сняты самим ядром, драйвером или сетевым устройством (см. список поддерживающих устройств и драйверов). О том, что это вообще такое и как этим пользоваться, стоит почитать в Documentation/networking/timestamping.txt

В этой статье я расскажу о том, как пакеты доставляются от сетевого устройства пользователю, когда при этом снимаются временные метки, как они доставляются пользователю и насколько они точны. Приведенные примеры кода ядра взяты из версии 4.1.