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IPv6环境下流量管理系统

作　者: 郭智慧
导　师: 翟健宏
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机技术
关键词: 协议还原流量统计 AC算法改进 DPI
分类号: TP393.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
引　用: 0次
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内容摘要

随着IPv6技术的日益成熟及IPv6网络建设规模的不断扩大,基于IPv6的应用越来越多,IPv6网络将会给用户带来更多的便利。然而,IPv6在给用户带来方便的同时也会对网络体系结构、网络性能和网络安全提出新的挑战。通过对流量分析及流量管理的研究,可以寻求解决上述挑战的办法。在IPv4网络中,已经存在大量关于流量分析及流量管理方面的研究,而在IPv6网络中,这方面的研究还比较少。本文实现了一个在IPv6网络环境下,对经过一个网络节点的流量进行分析、识别、统计和监测的流量管理系统。其核心技术是IPv6网络协议还原技术、IPv6网络流量统计技术和基于AC改进算法的深度包检测技术。传统的协议还原是基于单线程的,但单线程的协议还原效率比较低下,因为其不能充分利用系统的资源,特别是SMP系统的资源。另外,传统的协议还原一般只针对IPv4数据,但可以预见在IPv4网络向IPv6网络过渡期间,IPv4数据和IPv6数据将一直共存。为了提高协议还原的效率且实现对过渡时期网络数据还原的完美支持,本文设计实现了一个基于多线程的并行双协议栈,实验测试说明其具有较高的吞吐率。网络流量统计技术是以协议还原技术为基础的。本文在基于多线程的并行协议栈的基础上,设计实现了针对IPv6网络各层协议的流量统计功能,经过测试说明其能正确的实现统计,且具有较高的性能。为了提高效率,深度包检测(DPI)一般采用自动机来实现匹配。本文提出了一种AC算法的改进,并根据其原理实现了系统的深度包检测功能,其可对IPv6数据包的IP与端口组合、URL和关键字等进行检测。经过测试说明基于AC改进算法的深度包检测可以正确运行,且具有较高的效率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 IPv6 概述  8-10
  1.2 IPv6 相关技术简介  10-16
    1.2.1 IPv6 地址  10-11
    1.2.2 IPv6 的数据包格式  11-13
    1.2.3 lPv4 向IPv6 过渡  13-16
  1.3 课题的研究背景与意义  16-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-19
第2章 IPv6 环境下流量管理系统概述  19-30
  2.1 IPv6 环境下流量管理系统功能目标  19-20
  2.2 IPv6 环境下流量管理系统整体设计方案  20-21
  2.3 IPv6 环境下流量管理系统关键技术  21-27
    2.3.1 网络监听技术  21-22
    2.3.2 数据包捕获技术  22-26
    2.3.3 协议还原技术  26
    2.3.4 基于串匹配的深度包检测技术  26-27
  2.4 IPv6 环境下流量管理系统各模块功能简介  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章协议还原及流量统计的设计与实现  30-41
  3.1 协议还原概述  30-31
  3.2 协议还原平台各模块关系  31-32
  3.3 数据分发的设计与实现  32-34
  3.4 基于多线程的双协议栈的设计与实现  34-35
  3.5 应用层协议识别的设计与实现  35-37
  3.6 流量统计的设计与实现  37-40
  3.7 本章小结  40-41
第4章基于AC 改进算法的深度包检测的设计实现  41-55
  4.1 AC 算法原理  41-43
  4.2 AC 算法的改进  43-45
  4.3 基于AC 改进算法的自动机的设计与实现  45-51
    4.3.1 系统对自动机的需求  45
    4.3.2 模块划分与接口设计  45-46
    4.3.3 配置及自动机数据结构设计  46
    4.3.4 自动机初始化模块设计与实现  46-48
    4.3.5 匹配模块的设计与实现  48-51
  4.4 IP 与端口组合的匹配设计与实现  51-53
  4.5 URL 匹配与关键字匹配的设计与实现  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第5章系统测试与结果分析  55-65
  5.1 测试环境  55-56
  5.2 流量统计测试与结果分析  56-59
    5.2.1 即时流量统计测试结果及分析  56-58
    5.2.2 平均流量统计测试结果及分析  58-59
  5.3 包检测测试与结果分析  59-64
    5.3.1 IP 与端口组合匹配测试  59-61
    5.3.2 URL 匹配测试  61-62
    5.3.3 关键字匹配测试  62-64
  5.4 捕包还原性能测试与结果分析  64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
致谢  70

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