基于VRRP的防火墙高可用性设计与实现

基于VRRP的防火墙高可用性设计与实现

论文摘要

现在网络服务的安全性和可靠性变的越来越重要,如果网络中的重要组件—防火墙出现问题,将会导致网络不能提供正常的服务。本文利用集群技术—虚拟路由冗余协议(virtual Router Redundancy Protocol,简称VRRP)来实现防火墙的高可用性,使得在一台防火墙宕掉时,另外一个备份防火墙会及时接管转发工作,不会给主机带来任何负担,提高了网络服务质量。本文首先介绍高可用性的基本技术,然后对常用防火墙高可用性方案进行了分析比较;详细说明了VRRP协议工作原理,包括协议中所用到概念的定义、协议运行所需参数的确定、协议运行的内在机制、主控防火墙的选举策略和选举实施。论文重点分析了VRRP实例的同步过程,在深入研究同步过程中可能出现的问题后,给出了可行的改进方案,并用测试用例对改进后实现的防火墙高可用性进行了验证和分析。防火墙高可用性是在修改后的VRRP协议上实现的,主要包括VRRP功能模块的划分、模块的实现以及配置同步模块的实现。通过对防火墙高可用性的测试表明,该功能得到了较好的实现。最后进行了总结并展望下一步工作。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 概述
  • 1.1 课题背景和研究意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 课题的研究内容
  • 1.4 论文的组织结构
  • 2 高可用技术
  • 2.1 高可用系统的需求
  • 2.2 集群的介绍
  • 2.3 网络接管
  • 2.4 常用防火墙高可用性结构分析
  • 2.4.1 Active-Standby单链路方案
  • 2.4.2 Active-Active单链路方案
  • 2.4.3 Active-Active双链路方案
  • 3 VRRP协议分析与改进
  • 3.1 VRRP的工作原理
  • 3.2 协议报头相关域的解释
  • 3.3 状态变量
  • 3.4 状态描述及状态转换图
  • 3.5 接收和发送数据包
  • 3.5.1 接收VRRP数据包
  • 3.5.2 发送VRRP数据包
  • 3.6 VRRP实例同步中存在的问题及改进
  • 3.6.1 VRRP实例同步基本知识
  • 3.6.2 VRRP实例的同步状态
  • 3.6.3 VRRP实例同步中存在的问题及改进
  • 3.7 关键技术处理
  • 3.7.1 MAC地址的处理
  • 3.7.2 对虚拟IP地址的处理
  • 4 防火墙高可用性系统的设计与实现
  • 4.1 防火墙高可用系统详细设计
  • 4.1.1 系统实现结构分析
  • 4.1.2 相关数据结构和宏定义
  • 4.1.3 进程文件的管理函数
  • 4.1.4 VRRP防火墙的初始化
  • 4.1.5 状态的主循环过程
  • 4.1.6 状态的主循环实现
  • 4.1.7 VRRP通告报文的创建、发送以及接收
  • 4.2 配置同步模块设计
  • 4.2.1 基本约定
  • 4.2.2 集群各节点配置同步
  • 5 防火墙高可用性测试
  • 5.1 搭建测试环境
  • 5.2 协议的配置
  • 5.3 测试配置
  • 5.4 测试记录
  • 6 结束语
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的论文
  • 相关论文文献

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