一种由 FPGA 加速的高效智能家居安全 SDN 架构
密码学与安全
2021-06-29 v2 网络与互联网体系结构
摘要
随着物联网(IoT)设备的兴起,家庭网络管理与安全变得日益复杂。迫切需要将智能家居网络管理变得高效。本工作提出了一种基于 SDN 的架构,通过基于 K 近邻(KNN)的设备分类与恶意流量检测来保护智能家居网络。通过将计算密集型的 KNN 模型卸载到现场可编程门阵列(FPGA)上,进一步提升了效率;FPGA 以更低的成本和更高的效率提供了 GPU 平台的并行处理能力,并可用于加速对时间敏感的任务。所提出的 KNN 在 FPGA 上的并行化与实现是通过使用 Xilinx 的 Vivado Design Suite 与高层次综合(HLS)完成的。当采用 10 折交叉验证进行优化时,与四种备选 KNN 实例相比,所提出的 KNN 方案在 FPGA 上始终表现出最佳性能(即比基于并行冒泡排序的实现快 78%,比其余三种排序算法快 99%)。此外,在 36,225 个训练样本下,所提出的 KNN 方案在 FPGA 上以约 4 毫秒的时间、95% 的准确率完成一个测试查询的分类,而在 CPU 平台上则需 57 秒。
引用
@article{arxiv.2106.11390,
title = {An Efficient SDN Architecture for Smart Home Security Accelerated by FPGA},
author = {Holden Gordon and Conrad Park and Bhagyashri Tushir and Yuhong Liu and Behnam Dezfouli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.11390},
year = {2021}
}
备注
published in LANMAN 2021