校园网流量监控系统的研究与设计

论文摘要

随着校园网应用的不断扩展,校园网络的应用形式由传统业务向per to per、Web2.0等业务形式转移,急需监控系统对网络的各类业务进行及时、准确的分析和控制,对校园网络中的各种网络行为的监控以及对网络运维、网络管理的要求越来越高。因此研究校园网络的网络流量特征以及各种网络行为,对校园网络运维管理、校园网的设计、规划和发展都有重要意义。其中,对基于校园网络流量的监测和分析是研究网络流量特征,获取网络行为特征,了解校园网络状况的有效方法。网络流量测量是网络运维、网络管理的基础,国际标准化组织所规定的网络管理五大功能模块的实现都或多或少的依赖于网络流量监测。因此,有必要在现有的校园网络管理基础上实现对全网的流量监测和控制,从而更好地管理及优化网络。本文首先叙述了论文选题的背景以及当前国内外网络测量技术研究的状况,阐述了对网络流量测量的意义.接着对涉及本课题的有关网络流量分析与控制技术进行了深入研究。重点阐述了网络流量分析的方法,并对其进行了对比分析。结合网络流量分析的理论知识,对基于特征码技术的流量分析方法和基于网络行为技术的流量分析方法进行了详细论述。通过对上述网络流量测量理论的分析研究,本文设计和实现了校园网络网络流量监控系统。论文全面论述了该系统的设计目标和系统的总体架构。详细阐述了该系统的相关功能模块,如数据的采集与过滤、数据分析、系统响应和用户界面展示等功能的设计与实现。在网络数据采集方面,通过利用WinPacp工具对网络的数据流进行采集,使用不同工作模式对网络流量数据进行采集,能灵活的适应在不同网络环境下进行网络流量数据的采集;在网络数据分析方面,运用统计学原理实现了对网络数据包的分析,采用了基于特征码技术进行甄别分类的数据流量分析方法和基于网络行为技术进行甄别统计的分析方法;该网络数据分析模块支持对多种数据流量协议格式的分析,如:TCT/IP,sFlow,Netflow和Per to Per等协议格式;提供了系统实时采集数据以及统计信息数据库的详细架构。在系统实现方面,详细阐述系统开发和运行所需要的环境,提供了针对不同网络运行环境下的系统部署方式;依据面向对象的设计方法,通过用例分析给出了相关的函数体;并描述了系统实现的功能。最后,对本文所作的工作进行简要总结和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 网络测量国内外研究现状
• 1.3 与本课题有关的相关技术研究现状
• 1.4 论文研究内容及意义
• 第二章 网络流量监测技术研究
• 2.1 网络流量采集技术研究现状
• 2.2 网络流量采集技术
• 2.2.1 网络流量定义
• 2.2.2 以太网监听技术
• 2.2.3 网卡的工作模式
• 2.3 基于 WinPacp 的流量采集技术
• 第三章 网络流量分析技术研究
• 3.1 应用层协议分析技术
• 3.1.1 基于OSI 模型第七层的应用层协议端口的识别技术
• 3.1.2 基于协议特征码识别技术、一次匹配、二次匹配识别技术
• FTP）的识别技术'>3.1.3 被动FTP（PASV_FTP）的识别技术
• 3.1.4 基于网络行为特征的识别技术
• 3.2 基于特征码提取的协议识别、诊断技术
• 3.3 基于网络行为的识别、诊断技术
• 3.4 网络流量检测模块
• 3.5 系统环境及开源工具包
• 第四章 校园网络流量监控系统需求分析与总体设计
• 4.1 系统总体的组成
• 4.2 业务需求分析
• 4.3 参与者列表
• 4.4 参与者的目标
• 4.4.1 系统管理者
• 4.4.2 网络行为控制者
• 4.4.3 系统使用帮助者
• 4.4.4 数据采集者
• 4.4.5 数据过滤者
• 4.4.6 协议分析者
• 4.4.7 数据统计者
• 4.4.8 专家诊断者
• 4.4.9 实时监控者
• 4.4.10 数据包解码者
• 4.4.11 数据输出者
• 4.5 部分业务用例视图
• 4.5.1 数据采集者的业务用例视图
• 4.5.2 数据过滤者的业务用例视图
• 4.5.3 协议分析者的业务用例视图
• 4.5.4 专家诊断者的业务用例视图
• 4.5.5 数据包解码者的业务用例视图
• 4.6 部分用例的实现
• 4.6.1 网络行为控制者的业务用例实现
• 4.6.2 系统使用帮助者的业务用例实现视图
• 4.6.3 数据统计者的业务用例实现视图
• 4.6.4 数据包解码者的业务用例实现视图
• 4.6.5 数据输出者的业务用例实现视图
• 4.7 业务用例列表
• 4.8 部分用例的通信图
• 4.9 用例的关系分析
• 4.10 系统需求列表
• 第五章 校园网络流量监控系统详细设计与实现
• 5.1 系统采用的的结构
• 5.2 部署图
• 5.3 设计模式
• 5.4 部分类图
• 5.5 基于 Apriori 网络行为识别算法的实现
• 第六章 系统运行与测试
• 6.1 系统总体目标
• 6.2 系统总体设计
• 6.3 部分系统界面草图及对应的功能说明
• 6.3.1 全新视图与布局
• 6.3.2 分析模式
• 6.3.3 选择分析方案
• 6.3.4 图表视图
• 6.3.5 概要视图
• 6.3.6 诊断视图
• 6.3.7 协议视图
• 6.3.8 IP 端点视图
• 6.3.9 物理会话视图
• 6.3.10 TCP 会话视图
• 6.3.11 矩阵视图
• 6.3.12 日志视图
• 6.3.13 报表视图
• 6.3.14 报浏览器
• 6.3.15 本地引擎设置
• 6.3.16 过滤器
• 6.3.17 分析方案设置
• 6.3.18 网控栏
• 第七章 总结
• 7.1 论文结论
• 7.2 论文进一步研究方向
• 致谢
• 参考文献