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安全网关中流量采集和监控代理的设计与实现

作　者: 彭令鹏
导　师: 杜旭
学　校: 华中科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 网络计费网络监控流量采集流量监控 NetFlow sFlow Netfilter
分类号: TN915.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 18次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着网络架构的日益复杂和网络业务的爆炸式增长,网络计费和网络监控成为研究热点。网关特别是接入网关是网络管理的重要实施点,通常内置流量采集和监控代理来支持网络计费和网络监控。传统的网关在流量采集方面仅提供基于RMON/SNMP的粗粒度的流量统计,不能按业务统计,在流量监控方面仅支持远程登录后手动设置防火墙或流量控制规则,不方便集中监控。本文参考国内外学术界和产业界的解决方案,在基于嵌入式Linux平台的接入安全网关中实现了一个可用性强、可靠性好、性能高、扩展性强的流量采集和监控代理。本文首先分析了流量采集中用到的链路层Socket捕包、Libpcap捕包和Netfilter内核捕包等捕包技术,以及RMON、NetFlow和sFlow等流量采集和导出技术的优缺点,并介绍了Iptables防火墙和TC流量控制等流量监控手段。接着结合软硬件资源和应用场景探讨系统的概要设计,重点介绍了为增强扩展性而采用多进程的系统架构,为提高性能采用Netfilter内核捕包,并利用共享内存和Netlink实现零拷贝的流量采集模块,为提高可靠性利用状态机实现事务安全的流量监控模块。然后通过介绍关键的数据结构、接口函数和流程,给出了系统的实现框架。最后从功能、性能和稳定性等方面进行了测试,测试结果表明系统达到了预期需求。本文设计实现的流量采集和监控代理,提供类NetFlow的细粒度的流量统计来支持业务统计,并提供远程获取网络状态、配置防火墙或流量控制规则、升级软件等功能来支持集中监控。大规模实际应用表明,其在功能、性能、稳定性和扩展性等方面表现优异。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
缩略语  9-10
图索引  10-11
表索引  11-12
1 绪论  12-17
  1.1 研究背景及意义  12-14
  1.2 课题来源及研究内容  14
  1.3 研究现状和发展趋势  14-16
  1.4 本文组织结构  16-17
2 相关理论与技术  17-29
  2.1 流量采集  17-25
  2.2 流量监控  25-29
3 流量采集和监控代理的设计  29-52
  3.1 系统需求分析  29-33
  3.2 系统设计  33-37
  3.3 接口设计  37-41
  3.4 模块设计  41-52
4 流量采集和监控代理的实现与测试  52-79
  4.1 流量采集的实现  52-62
  4.2 流量监控的实现  62-71
  4.3 通信代理的实现  71-73
  4.4 测试与结果分析  73-79
5 总结与展望  79-81
  5.1 本文总结  79
  5.2 工作展望  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-85

安全网关中流量采集和监控代理的设计与实现

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