基于Cavium平台的网络流分类系统的设计与实现

论文摘要

互联网的出现给人们带来了极大的便利,随着网络的高速发展,互联网已经逐渐开始取代传统的电视和电话业务,成为了主要的交流沟通工具和信息获取渠道。近年来,伴随着网络技术的日益更新、网络带宽的增大以及网络应用的飞速增长,网络内容的监督和控制也遇到了巨大的挑战,应用的增多导致了协议特征获取难度的增加,各种信息加密技术在网络中的出现也极大的降低了传统的协议识别技术的准确性,而且,网络带宽的急剧增大的同时对网络流分类和协议识别的效率也产生了巨大的影响。传统的基于通用处理器的网络流分类系统由于其体系结构的先天因素限制已经无法适应目前的高速网络的处理要求,因此,迫切需要引入新的硬件架构和处理方案,以便满足日益变化的网络环境并快速适应越来越高的的网络速度的要求。本文针对网络流分类系统的整体解决方案,从硬件平台、系统架构、并行处理及系统优化等方面考虑,设计并实现了符合目前网络条件和要求的新的网络流分类系统。本文所实现的基于Cavium平台的网络流分类系统在对传统的网络流分类方法进行分析和研究的基础上,基于各种方法的准确程度和效率进行优化组合,针对不同协议采取不同的识别方式,速度及准确度优于单一网络流分类方法,同时,利用Cavium硬件平台的特性对网络流分类系统进行加速,包括采取多核并行技术、流水线技术、硬件DFA技术等,采用专用硬件平台实现该系统可大幅度提高网络流分析系统的效率,能够实现大数据量网络环境下的网络流分类。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 网络流分类技术的研究现状
• 1.2.1 基于端口号的网络流分类方法
• 1.2.2 基于载荷（payload）的流分类方法
• 1.2.3 基于行为特征的协议识别
• 1.2.4 基于NP 的流分类改进算法
• 1.3 基于NP 架构的网络流分类系统设计的前景
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 1.5 论文组织结构及内容安排
• 第2章 基于Cavium 平台的网络流分类系统设计
• 2.1 系统复杂性分析
• 2.1.1 网络流分类系统的复杂性
• 2.1.2 Cavium 平台的复杂性
• 2.2 Cavium 硬件平台架构
• 2.2.1 多核处理器概念
• 2.2.2 Cavium 多核网络处理器
• 2.3 基于Cavium 平台的网络流分类系统需求分析
• 2.4 基于Cavium 平台的网络流分类系统总体设计
• 2.5 基于Cavium 平台的网络流分类系统详细设计
• 2.5.1 流表模块
• 2.5.2 协议识别模块
• 2.5.3 统计模块
• 2.5.4 可视化模块
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于Cavium 平台的网络流分类系统实现
• 3.1 开发环境介绍
• 3.1.1 运行环境介绍
• 3.1.2 开发环境介绍
• 3.2 基于Cavium 硬件特性的系统实现
• 3.2.1 基于任务调度的中央控制模块的实现
• 3.2.2 以流为单位的网络数据包保序功能实现
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于Cavium 平台的网络流分类系统测试
• 4.1 测试环境
• 4.2 中央控制模块性能测试
• 4.2.1 测试项目
• 4.2.2 测试结果
• 4.3 预处理及流表模块性能测试
• 4.3.1 测试项目
• 4.3.2 测试结果
• 4.4 网络流分类系统性能测试
• 4.4.1 测试项目
• 4.4.2 测试结果
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢