基于Linux的校园网流量监控系统设计与实现

论文摘要

随着互联网技术的迅猛发展,网络已经成为人们生活中不可分割的组成部分,校园网作为师生信息交流的平台,在教育、教学以及科研中的作用日趋重要。随着网络的扩张,各种P2P(点对点)应用占用了大量的宽带资源,造成网络拥塞。此外还有不良信息泛滥、DDOS(拒绝服务)攻击、病毒泛滥等现象,严重影响师生身心健康。有效的解决这些问题己经成为社会各方研究的热点,本文研究了网络流量监控的关键技术,其中着重研究了P2P、不良信息的检测和控制技术,并在此基础上实现了一个新的基于Linux的校园网流量监控系统(Campus Network Traffic Monitoring of Design and Implemention on Linux OS,简称CNTMoDI)。该系统以Fedora 8.0为操作系统,主要由异常流量识别、异常流量分类和异常流量的匹配与拒绝等三大模块组成,各模块又分别通过若干个子模块实现其功能。本文在绪论部分主要介绍了校园网流量监控技术的背景和意义,国内外研究现状以及常见的流量监控技术等。在关键技术研究中,本文主要针对深度包检测技术(DPI)和深度流检测技术(DFI)进行了研究,同时特别研究了P2P流量的检测和控制技术,并在此基础上提出了一种基于校园的流量控制解决方案。在系统总体设计中,将CNTMoDI系统分为异常流量识别、异常流量分类和异常流量的匹配与拒绝等三大功能模块,并分别介绍的各个功能模块的组成及实现过程。为了实现异常流量的检测和识别,本文在系统详细设计中将CNTMoD系统再细分为数据包采样、流量强度聚集、异常模式聚集、P2P防御规则生成、目的地址识别、规则执行及反馈和系统信息输出等七个子功能模块,分别对这些子功能模块的实现做了详细介绍。同时还介绍了Linux环境下的Netfilter软件框架结构,系统的软、硬件安装环境以及系统的安装与配置过程等。CNTMoDI系统部署在出口路由器与外网之间,系统主要具有流量控制以及抗攻击性等功能,文章最后按照预定方案分别针对校园网中的P2P流量控制以及防御TCP、UDP、ICMP泛洪攻击进行了测试,得出了测试结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.1.3 昆山学院校园网发展状况简介
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 流量监控技术简介
• 1.2.2 流量监控系统介绍
• 1.3 本文研究的内容和结构
• 第二章 流量监控关键技术研究
• 2.1 流量检测技术
• 2.1.1 深度包检测技术
• 2.1.2 深度流检测技术
• 2.1.3 DPI 技术与DFI 技术的结合
• 2.2 P2P 流量检测技术
• 2.2.1 P2P 端口检测
• 2.2.2 基于应用层特征的检测方法
• 2.2.3 基于数据流特征的检测技术
• 2.2.4 基于行为特征的检测技术
• 2.2.5 校园网P2P 流量检测研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 系统的功能设计
• 3.1.1 系统的总体设计及子模块划分
• 3.1.2 系统总体流程结构图
• 3.2 异常流量识别模块
• 3.2.1 模块总体结构
• 3.2.2 数据包采样子模块
• 3.2.3 地址聚集算法
• 3.2.4 基于AFCAA 的异常流量聚类子模块
• 3.3 异常流量分类子模块
• 3.3.1 异常流量分类子模块原型
• 3.3.2 异常流量分类子模块的设计
• MULTOPS 的数据管理'>3.3.3 基于Adapted_MULTOPS 的数据管理
• 3.4 异常流量匹配与拒绝子模块
• 3.4.1 异常流量反应流程框图及实现机理
• 3.4.2 多层模式聚集
• 3.4.3 “公平退火”算法
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统详细设计与实现
• 4.1 系统功能模块设计
• 4.1.1 系统功能模块设计
• 4.1.2 系统模块数据流图
• 4.2 数据包采样子模块
• 4.3 流量强度聚集子模块
• 4.4 异常模式聚集子模块
• 4.5 P2P 防御规则生成子模块
• 4.6 目的地址识别子模块
• 4.7 规则执行及反馈子模块
• 4.8 系统信息输出子模块
• 4.9 LINUX 软件框架及配置简介
• 4.10 CNTMODI 系统测试环境及安装步骤
• 4.11 本章小结
• 第五章 流量监控系统的测试
• 5.1 流量监控测试
• 5.2 系统抗攻击性测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献