1 差分信號
　　差分信號用一個數(shù)值來表示兩個物理量之間的差異。從嚴格意義上講，所有電壓信號都是差分的，因為一個電壓只能相對于另一個電壓而言。在某些系統(tǒng)里，系統(tǒng)‘地’被用作電壓基準(zhǔn)點。當(dāng)‘地’作為電壓測量基準(zhǔn)時，這種信號規(guī)劃被稱為單端的。使用該術(shù)語是因信號采用單個導(dǎo)體上的電壓來表示的；另一方面，一個差分信號作用在兩個導(dǎo)體上。信號值是兩個導(dǎo)體間的電壓差。盡管不是非常必要，這兩個電壓的平均值還是會經(jīng)常保持一致。
　　差分信號具有如下優(yōu)點：
　　(1)因為可以控制“基準(zhǔn)”電壓，所以很容易識別小信號。從差分信號恢復(fù)的信號值在很大程度上與‘地’的精確值無關(guān)，而在某一范圍內(nèi)。
　　(2)它對外部電磁干擾(EMI)是高度免疫的。一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值，這樣將忽視在兩個導(dǎo)體上出現(xiàn)的任何同樣干擾。
　　(3)在一個單電源系統(tǒng)，能夠從容精確地處理‘雙極’信號。為了處理單端、單電源系統(tǒng)的雙極信號，必須在地與電源干線之間任意電壓處(通常是中點)建立一個虛地。用高于虛地的電壓表示正極信號，低于虛地的電壓表示負極信號。必須把虛地正確分布到整個系統(tǒng)里。而對于差分信號，不需要這樣一個虛地，這就使處理和傳播雙極信號有一個高逼真度，而無須依賴虛地的穩(wěn)定性。
　　LVDS、PECL、RS-422等標(biāo)準(zhǔn)都采取差分傳輸方式。
2 LVDS總線
　　LVDS(Low Voltage Differential Signaling)是一種小振幅差分信號技術(shù)。LVDS在兩個標(biāo)準(zhǔn)中定義：1996年3月通過的IEEE P1596.3主要面向SCI(Scalable Coherent Interface)，定義了LVDS的電特性，還定義了SCI協(xié)議中包交換時的編碼；1995年11月通過的ANSI/EIA/EIA-644主要定義了LVDS的電特性，并建議655Mbps的最大速率和1.923Gbps的小失真理論極限速率。在兩個標(biāo)準(zhǔn)中都指定了與傳輸介質(zhì)無關(guān)的特性。只要傳輸介質(zhì)在指定的噪聲容限和可允許時鐘偏斜的范圍內(nèi)發(fā)送信號到接收器，接口都能正常工作?？捎糜诜?wù)器、可堆壘集線器、無線基站、ATM交換機及高分辨率顯示等，也可用于通信系統(tǒng)的設(shè)計。
2.1 LVDS工作原理
　　圖1為LVDS的原理簡圖，其驅(qū)動器由一個恒流源(通常為3.5MA)驅(qū)動一對差分信號線組成。在接收端有一個高的直流輸入阻抗(幾乎不會消耗電流)，幾乎全部的驅(qū)動電流將流經(jīng)100Ω的接收端電阻在接收器輸入端產(chǎn)生約350ｍＶ的電壓。當(dāng)驅(qū)動狀態(tài)反轉(zhuǎn)時，流經(jīng)電阻的電流方向改變，于是在接收端產(chǎn)生有效的“0”或“1”邏輯狀態(tài)。

2.2 LVDS技術(shù)優(yōu)勢
　　(1)高速度：LVDS技術(shù)的恒流源模式低擺幅輸出意味著LVDS能高速切換數(shù)據(jù)。例如，對于點到點的連接，傳輸速率可達數(shù)百Mbps。
　　(2) 高抗噪性能：噪聲以共模方式在一對差分線上耦合出現(xiàn)，并在接收器中相減從而可消除噪聲。這也是差分傳輸技術(shù)的共同特點。
　　(3) 低電壓擺幅：使用非常低的幅度信號(約350mV)通過一對差分PCB走線或平衡電纜傳輸數(shù)據(jù)。LVDS的電壓擺幅是PECL的一半，是RS-422的1/10；由于是低擺幅差分信號技術(shù)，其驅(qū)動和接收不依賴于供電電壓，因此，LVDS可應(yīng)用于低電壓系統(tǒng)中，如5V、3.3Ｖ甚至2.5Ｖ。
　　(4)低功耗：接收器端的100Ω阻抗功率僅僅為1.2mW。RS-422接收器端的100Ω阻抗功率為90mW，是LVDS的75倍！LVDS器件采用CMOS工藝制造，CMOS工藝的靜態(tài)功耗極小。LVDS驅(qū)動器和接收器所需的靜態(tài)電流大約是PECL/ECL器件的1/10。LVDS驅(qū)動器采用恒流源驅(qū)動模式，這種設(shè)計可以減少Icc中的頻率成分。從Icc與頻率關(guān)系曲線圖上可以看到在10MHz～100MHz之間，曲線比較平坦；而TTL/CMOS以及GTL接收器件的動態(tài)電流則隨著頻率的增加呈指數(shù)增長，因為功率是電流的二次函數(shù)，所以動態(tài)功耗將隨著頻率的提高而大幅度提高(見圖2)。

　　(5) 低成本：LVDS芯片是標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝實現(xiàn)技術(shù)，集成度高；接收端阻抗小，連線簡單，節(jié)省了電阻電容等外圍元件；低能耗；LVDS總線串行傳輸數(shù)據(jù)，LVDS芯片內(nèi)部集成了串化器" title="串化器">串化器或解串器，與并行數(shù)據(jù)互聯(lián)相比，節(jié)省了約50％的電纜、接口及PCB制作成本。此外，由于連接關(guān)系大大簡化，也節(jié)省了空間。
　　(6) 低噪聲：由于兩條信號線周圍的電磁場相互抵消，故比單線信號傳輸電磁輻射小得多。恒流源驅(qū)動模式不易產(chǎn)生振鈴和切換尖鋒信號，進一步降低了噪聲。
3 安全隔離網(wǎng)閘技術(shù)
　　安全隔離網(wǎng)閘(以下簡稱網(wǎng)閘)是指位于兩個不同的安全域之間(見圖3)，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換手段，以透明方式實現(xiàn)邏輯隔離的計算機安全部件。網(wǎng)閘技術(shù)包含了數(shù)據(jù)分片重組、協(xié)議轉(zhuǎn)化、密碼學(xué)、入侵檢測、病毒及關(guān)鍵字過濾、身份驗證等多個范疇。一旦安裝了網(wǎng)閘，黑客就不能直接與內(nèi)部服務(wù)器會話，所有的TCP/IP通信被終止，并在網(wǎng)閘內(nèi)分析，在通信包中只有合法的數(shù)據(jù)部分才被轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部服務(wù)器上。所以任何基于TCP/IP協(xié)議的已知和未知的攻擊都不能到達內(nèi)部服務(wù)器。

　　它是一種具有多種控制功能的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，在電路上切斷網(wǎng)絡(luò)之間的鏈路層連接，并能在網(wǎng)絡(luò)間進行安全適度的應(yīng)用數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)閘是一個系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成。圖4虛線內(nèi)的部分表示網(wǎng)閘。
　　網(wǎng)閘在公安、工商等電子政務(wù)系統(tǒng)、各種需要內(nèi)外網(wǎng)交換數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。安全隔離網(wǎng)閘使這些用戶在能滿足業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換需求的前提下，為用戶提供了高強度的安全保證。
4 LVDS總線在安全隔離網(wǎng)閘中的應(yīng)用
　　網(wǎng)閘工作在不同的安全域之間，以數(shù)據(jù)從不可信網(wǎng)絡(luò)" title="可信網(wǎng)絡(luò)">可信網(wǎng)絡(luò)向可信網(wǎng)絡(luò)傳輸為例，首先在網(wǎng)閘系統(tǒng)不可信端服務(wù)器的軟件平臺上對數(shù)據(jù)進行必要的安全性處理，如協(xié)議分析、數(shù)字簽名等，然后數(shù)據(jù)通過硬件平臺(以下稱為安全板)傳送到網(wǎng)閘系統(tǒng)可信端服務(wù)器的軟件平臺上進行處理。硬件平臺主要完成對數(shù)據(jù)的數(shù)字簽名驗證及編碼工作，如見圖5所示。