高速网络环境下基于双零拷贝模型的入侵检测技术的研究与实现

论文摘要

入侵检测系统作为一种主动的安全防护工具,能够在计算机网络遭受危害之前发现入侵攻击，并通过对入侵进行拦截、警报等,为计算机网络提供安全保障。但随着大量高速网络技术的出现,入侵检测系统正面临巨大的挑战。目前,入侵检测系统普遍具有较高的丢包率、漏报率和误报率的问题。如何提高入侵检测系统的数据采集和存储能力,如何加快数据检测速度,是解决这一问题的关键。为了解决高速网络环境下入侵检测系统存在较高丢包率的问题,针对入侵检测系统的数据采集和数据存储,本文提出了一种双零拷贝模型(DZCM),即零拷贝捕包技术与零拷贝存储技术相结合。首先,在数据采集这一重要环节中,在深入分析传统捕包技术的基础上,本文提出了一种改进的零拷贝捕包技术,提高了数据采集的性能,降低了丢包率。然后,考虑到数据存储速度对入侵检测系统的重要性,在系统的数据存储环节中,本文将零拷贝技术应用于数据存储中,提高了数据存储速度,间接的降低了丢包率。接下来,为了降低入侵检测系统的误报率和漏报率,在数据检测环节中,本文结合了入侵检测系统中常用的模式匹配算法,提出了一种改进的模式匹配算法(SFBM)。通过实验证明,SFBM算法提高了模式匹配速度,具有较高的检测效率；同时,通过研究协议分析技术,本文给出了协议分析的算法,并将SFBM模式匹配算法与协议分析技术相结合,较好的解决了入侵检测系统中漏报率和误报率较高的问题。本文从入侵检测的发展状况入手,提出了课题的主要研究工作和论文结构。接着给出了一种入侵检测系统参考模型,然后分别对模型中的几个关键技术,包括数据采集、存储、检测等技术进行了分析,并提出了相应的改进技术。最后通过实验测试,证明了改进的技术对提高入侵检测系统的性能起着很重要的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 主要工作
• 1.3 组织结构
• 第二章 入侵检测概述
• 2.1 入侵检测发展历程
• 2.2 入侵检测定义
• 2.3 入侵检测系统体系结构
• 2.3.1 Denning模型
• 2.3.2 通用入侵检测系统结构
• 2.3.3 公共入侵检测系统框架CIDF
• 2.4 入侵检测技术分类
• 2.5 入侵检测系统的分类
• 2.5.1 根据检测方法的分类
• 2.5.2 根据数据源的分类
• 2.6 入侵检测技术的发展趋势
• 2.7 本章小结
• 第三章 高速网络入侵检测系统模型设计
• 3.1 系统模型设计
• 3.2 系统模型特点
• 3.3 本章小结
• 第四章 数据采集与存储方法研究与实现
• 4.1 数据采集基本原理
• 4.2 传统数据采集技术
• 4.2.1 BPF机制
• 4.2.2 Libpcap库
• 4.3 传统数据采集技术性能分析
• 4.4 零拷贝捕包技术
• 4.4.1 零拷贝捕包思想
• 4.4.2 零拷贝中的关键技术
• 4.5 改进的零拷贝技术
• 4.5.1 整体结构设计
• 4.5.2 主要数据结构
• 4.5.3 捕包工作过程
• 4.6 双零拷贝模型
• 4.6.1 零拷贝存储技术
• 4.6.2 双零拷贝模型设计
• 4.7 性能分析与测试
• 4.8 本章小结
• 第五章 数据检测方法研究与实现
• 5.1 模式匹配
• 5.1.1 KMP算法
• 5.1.2 BM算法
• 5.2 模式匹配改进算法
• 5.2.1 算法原理
• 5.2.2 算法描述
• 5.2.3 算法实例
• 5.3 模式匹配算法性能分析
• 5.4 协议分析
• 5.4.1 协议分析原理
• 5.4.2 协议分析算法
• 5.5 模式匹配与协议分析结合的数据检测
• 5.5.1 模式匹配与协议分析的比较
• 5.5.2 模式匹配与协议分析的结合
• 5.6 性能分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文