基于ASIC架构的防火墙关键技术研究

论文摘要

硬件防火墙是网络安全的一道重要屏障,直接关系到整个内部网络的安全。目前硬件防火墙主要采用的体系架构包括基于X86、NP和ASIC三种。其中真正摆脱通用CPU和通用操作系统的硬件防火墙主要有ASIC芯片和NP两种方式,而基于ASIC架构防火墙在性能、灵活性、功能完备性、成本、开发难度和技术成熟性等方面都优于NP架构防火墙。尽管如此,现有基于ASIC架构防火墙的性能有待改善。本文重点就ASIC架构防火墙状态检测技术和远程管理技术的优化和改进作探索。本文在分析了ASIC架构防火墙性能的基础上,针对ASIC架构防火墙状态检测技术方面存在的不足,开展了：(1)研究采用层次化结构设计状态表的优化方案解决ASIC芯片资源不足的问题；(2)采用动态哈希树跟踪算法优化解决现有跟踪算法查询效率低的问题。针对远程管理方面存在的不足,开展了(1)探讨采用多路复用输入/输出技术支持多用户并发请求解决嵌入式Web服务器资源不足的问题；(2)应用Ajax技术改进CGI,实现用户与防火墙动态信息交互；(3)优化了CLI管理配置方式,改善了ASIC架构防火墙的远程管理功能。论文在ASIC架构防火墙状态检测和远程管理二大关键技术的总体优化设计、功能模块的划分和技术实现等各个环节作了深入的分析研究。测试表明,改进后的ASIC架构防火墙在资源利用、查询、信息交互、远程管理等方面得到了较好的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 硬件防火墙研究现状分析
• 1.2.1 硬件防火墙体系架构的演变
• 1.2.2 ASIC架构与NP架构硬件防火墙对比分析
• 1.2.3 ASIC架构防火墙技术的研究现状分析
• 1.2.4 ASIC架构防火墙远程管理技术研究现状分析
• 1.3 论文研究的目的和意义
• 1.4 论文主要内容及结构
• 1.4.1 主要内容
• 1.4.2 组织结构
• 第2章 基于ASIC架构防火墙关键技术优化分析
• 2.1 状态检测技术优化分析
• 2.1.1 现有状态检测技术分析
• 2.1.2 状态检测技术优化分析
• 2.2 远程管理技术优化分析
• 2.2.1 现有远程管理技术分析
• 2.2.2 远程管理技术优化分析
• 第3章 基于ASIC架构防火墙关键技术优化设计
• 3.1 总体设计原则
• 3.2 状态检测技术优化设计
• 3.2.1 优化设计原则
• 3.2.2 状态表项设计
• 3.2.3 状态表跟踪设计
• 3.2.4 硬件状态表和镜像状态表的存储和查询设计
• 3.2.5 软件状态表的存储和查询设计
• 3.2.6 硬件状态表调度设计
• 3.2.7 DMA调度设计
• 3.3 远程管理技术优化设计
• 3.3.1 优化设计原则
• 3.3.2 SOCKET消息处理模块的优化设计
• 3.3.3 EGI模块的设计
• 3.3.4 CLI命令集的设计
• 第4章 基于ASIC架构防火墙关键技术的实现
• 4.1 基于ASIC架构防火墙数据处理流程
• 4.2 状态检测技术优化的实现
• 4.2.1 硬件状态表和镜像状态表存储的实现
• 4.2.2 动态哈希树跟踪算法DHT的实现
• 4.2.3 硬件状态表调度的实现
• 4.2.4 DMA调度的实现
• 4.2.5 状态检测模块的实现
• 4.3 远程管理技术优化的实现
• 4.3.1 EGI模块的实现
• 4.3.2 CLI命令集的实现
• 4.4 系统测试
• 4.4.1 性能测试
• 4.4.2 远程管理功能测试
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文