저가형 Artix7 FPGA와 오픈소스 툴체인으로 Wireguard VPN 하드웨어 구현: 선 속도 달성 및 투명성 강화

핵심 기술: 본 프로젝트는 저가형 Artix7 FPGA와 오픈소스 툴체인을 활용하여 Wireguard VPN을 하드웨어로 구현함으로써, 기존 소프트웨어 방식의 한계를 극복하고 선에 가까운 속도(wire-speed)와 낮은 비용을 실현하는 것을 목표로 합니다.

기술적 세부사항:
* 목표: Wireguard VPN의 하드웨어 가속을 통한 성능 극대화 및 비용 절감
* 하드웨어 플랫폼: 저가형 Artix7 FPGA 및 오픈소스 툴체인 (예: OpenXC7)
* 설계 철학: 모든 설계 파일의 완전 공개를 통한 투명성 및 보안 검증 강화
* 구현 알고리즘: Wireguard의 핵심 암호화 알고리듬 (ChaCha20-Poly1305, Curve25519, BLAKE2)을 하드웨어/소프트웨어 조합으로 구현
* 아키텍처: 2계층 구조 (제어 플레인 / 데이터 플레인) 분할
* 제어 플레인: 소프트 CPU (RISC-V 등) 기반, 프로토콜 관리, 라우팅, 세션/키 관리 담당
* 데이터 플레인: SystemVerilog 기반 RTL 구현, 암호화/복호화, 라우팅, 데이터 전송을 wire-speed로 처리
* 주요 구성 요소: PHY Controller, 1G MAC, Rx/Tx FIFO, Header Parser, Packet {Dis/As}sembler, ChaCha20-Poly1305 암호/인증 모듈, IP Lookup 엔진, Wireguard Agent 등
* 암호 관련 모듈: Curve25519 (ECDH), ChaCha20-Poly1305/XChaCha20-Poly1305 (AEAD), BLAKE2s (MAC/Hash)
* 개발 단계: Proof of Concept 초기 단계, 향후 기능 확장 및 최적화 예정 (5단계 워크플로우 제시)
* 툴: Co-simulation HAL (peakrdl)을 통한 HW/SW 연동 테스트 용이성 확보
* 라이선스: BSD-3-Clause 라이선스로 전체 공개 (회로, 임베디드 소프트웨어, 빌드, 비트스트림)

개발 임팩트:
* 기존 고가 하드웨어 VPN 솔루션 대비 현저히 낮은 비용으로 최고 속도의 VPN 활용 가능
* 오픈소스 기반으로 백도어 및 보안 취약점 검증 용이성 증대
* 누구나 검증 및 교육 목적으로 활용 가능한 저변 확대
* 현대적인 Wireguard의 장점(성능, 간결성, 보안)을 하드웨어 가속으로 극대화

커뮤니티 반응:
* NLnet Foundation의 후원을 받고 있으며, 오픈소스 네트워크 인프라 표준 지향
* 과거 유사 프로젝트(Blackwire)의 접근성 한계를 극복하고 투명성 및 저변 확대 강조