网络安全是信息安全的重要组成部分,打造自主可控的网络安全产品是十分必要和紧迫的。目前中国的网络安全产品在软件方面已经有多家国内厂商在技术上处于国际先进水平,但是在硬件平台上主控芯片多采用国外处理器,CPU领域INTEL更是占据主导地位。CPU作为整个硬件架构的核心元器件,对整个设备的安全性、可靠性起着至关重要的作用。因此,应用国产芯片去替换国外芯片就显得尤其重要。本文采用国产64位高性能处理器龙芯2H SOC芯片设计并实现了一个网络防火墙系统。硬件方面,完成基于龙芯2H防火墙主板的开发:首先根据2H处理器特点设计硬件架构;其次根据模块化设计方法完成电路原理图;最后根据高速信号板设计流程完成PCB Layout。软件方面,重点工作是对底层软件PMON的设计:主要包含栈指针的初始化、调试串口的初始化、设置CPU地址窗口、cache初始化、以及串口驱动、网卡驱动的开发,最后对PMON进行编译。本文技术难点有两个方面,即高速电路板信号完整性和电源完整性,采用以下方法解决:在关键信号线增加特性阻抗解决反射问题;采用先期约束方法即应用Cadence组件Constraint Manager设置间距约束、布线与层约束等物理约束解决串扰问题;设计合理的拓扑结构和增加旁路电容解决电源问题。本文对龙芯2H防火墙系统的功能、稳定性、可靠度以及网络性能如数据包转发、延迟、并发连接数和新建连接数进行测试与分析,结果表明龙芯2H防火墙功能完备,性能高,稳定性好。尤其是在数据包转发方面,更是优于目前主流低端防火墙产品Intel IXP425。设计完成后可以应用在军工、党政机关、电力、轨道交通等对信息安全要求较高的领域。