基于网络处理器的硬件防火墙设计与实现

论文摘要

随着网络和通信技术的飞速发展及其在军事领域的普及应用,网络对抗已经成为信息战中的重要作战手段。有效的网络防御是保持战场信息主动权的重要前提。防火墙技术从出现至今一直是网络防御研究中的关键技术之一。论文设计实现了一个基于网络处理器的防火墙。论文首先阐述了网络防御研究的重要意义,简要分析了防火墙技术现状和发展趋势。接着详细介绍了项目背景和论文承担的工作,并深入研究了防火墙的关键技术和实现方式,在此基础上所作的主要工作如下:(1)充分结合网络防御系统项目的运用背景,给出了防火墙基于网络处理器的嵌入式开发方案,并深入研究了网络处理器在在网络应用方面的优势。(2)选择RedBoot作为Bootloader,SnapGear Linux作为操作系统,完成了软件开发平台构建。主要包括交叉编译环境,Redboot的编译下载和SnapGear的配置移植。(3)在深入研究Linux2.4内核防火墙框架netfilter实现机制的基础上,完成了在该框架下防火墙的设计与实现。首先采用配置工具iptables实现了一个基于状态的包过滤防火墙,进而采用内核编程方法实现了一个具有流量监控功能的模块作为对防火墙功能的增强。最后,论文对该技术方案进行了模拟测试。由测试结果看,论文设计实现的硬件防火墙系统完全满足运用背景的要求,效果良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景和研究意义
• 1.2 防火墙技术研究现状和发展趋势
• 1.2.1 防火墙技术发展趋势
• 1.2.2 防火墙体系结构发展趋势
• 1.3 本文工作和章节安排
• 1.3.1 主要工作
• 1.3.2 章节安排
• 第二章 系统概述及关键技术分析
• 2.1 系统概述
• 2.1.1 安全管理中心
• 2.1.2 硬件防火墙
• 2.2 防火墙技术分析
• 2.2.1 防火墙功能
• 2.2.2 主要技术
• 2.2.3 防火墙设计策略
• 2.2.4 防火墙实现方式
• 2.3 本章小结
• 第三章 硬件防火墙总体设计
• 3.1 设计目标与流程
• 3.1.1 设计目标
• 3.1.2 设计流程
• 3.2 系统硬件设计方案
• 3.2.1 网络处理器
• 3.2.2 ⅨP425网络处理器
• 3.2.3 硬件设计
• 3.3 系统软件设计方案
• 3.3.1 选择SnapGear嵌入式Linux的意义
• 3.3.2 防火墙系统体系结构
• 3.4 本章小结
• 第四章 防火墙应用开发平台构建
• 4.1 平台构建流程
• 4.2 交叉开发环境
• 4.2.1 宿主机开发环境
• 4.2.2 交叉编译工具链
• 4.3 Bootloader
• 4.3.1 Bootloader原理
• 4.3.2 RedBoot移植
• 4.4 SnapGear Linux系统移植
• 4.4.1 增加内核对ⅨP425的支持
• 4.4.2 内核裁剪定制
• 4.4.3 内核编译下载
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于netfilter的应用开发技术探讨
• 5.1 netfilter机制分析
• 5.1.1 hook和hook函数
• 5.1.2 规则系统
• 5.2 基于netfilter的应用开发
• 5.2.1 从内核空间角度开发
• 5.2.2 从用户空间角度开发
• 5.2.3 两种开发技术比较
• 5.3 本章小结
• 第六章 防火墙功能设计与实现
• 6.1 防火墙基本功能实现
• 6.1.1 初始化
• 6.1.2 基本规则
• 6.1.3 个性化规则
• 6.1.4 日志
• 6.1.5 动态规则
• 6.1.6 规则保存
• 6.1.7 iptables工具使用体会
• 6.2 防火墙流量监控模块实现
• 6.2.1 工作流程
• 6.2.2 设计思想
• 6.2.3 模块实现
• 6.3 功能测试
• 6.3.1 基本功能测试
• 6.3.2 流量监控模块测试
• 6.4 本章小结
• 结束语
• 1.工作总结
• 2.工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 内核编译前的修改
• 附录B 防火墙脚本示例