基于改进LRU算法的ICAP-Client的设计与实现

论文摘要

随着Internet的广泛应用,网络攻击也日趋复杂和频繁,传统的网关和桌面病毒防护等独立病毒防护解决方案,已不能满足用户对网络安全的要求,只有将各种不同的网络基础设备与先进的病毒扫描技术紧密有序地集成,才能加强网络对复杂混合型威胁的防御。本文提出了利用先进的病毒扫描引擎,协同网关、防火墙检测网页病毒的方案。使用ICAP协议实现的ICAP Client模块,灵活地将网关与业界领先的第三方病毒防护技术软硬件集成,有效地防止了病毒在局域网内部传播。此模块通过ICAP Server实现外部病毒扫描,并在模块的实现中,存储病毒扫描结果,在存储多个连续扫描结果替换过程中,使用改进的LRU算法,对已扫描过并且ICAP Server认为是安全的URL指向的资源,将不再重复进行病毒扫描,以提高用户访问网页的速度。本文从当前用户对网络安全的要求和网页病毒防御的状况入手,提出了课题的研究方向和论文组织结构。简要介绍了HTTP协议、ICAP协议的背景应用,详细分析了两个协议的结构、关键字段的内容和意义,并根据分析结果,设计实现了ICAP请求报文的封装和ICAP响应报文的解封,设计实现了ICAP Client模块。给出了ICAP Client、ICAP Server与网关协同工作的系统模型,实现了ICAP Client与ICAP Server的通信。实现了对ICAP Server外部病毒扫描结果的存储,并在存储链表中使用了基于优化的LRU算法的替换策略。在模拟网络环境下对ICAP Client模块的功能和性能进行了实验测试,证明在局域网环境中部署了ICAP Client模块,网页病毒对主机的侵袭将大幅度的降低,改进的LRU算法使ICAP Client模块性能和效率都有较大提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的背景和意义
• 1.1.1 计算机网络安全的目标
• 1.1.2 传统的网络安全技术
• 1.1.3 ICAP Client的作用和意义
• 1.2 本文研究的内容
• 1.3 本文组织结构
• 第2章 ICAP协议研究
• 2.1 HTTP协议简介
• 2.2 ICAP协议简介
• 2.3 ICAP协议对HTTP协议的封装
• 2.4 ICAP协议报文的工作模式
• 2.4.1 Response模式（respmod）
• 2.4.2 Request模式（reqmod）
• 2.5 ICAP协议的应用
• 2.6 本章小结
• 第3章 ICAP协议报文的封装与解封
• 3.1 TCP/IP协议简介
• 3.2 协议分析
• 3.2.1 数据链路层的协议分析
• 3.2.2 网络层的协议分析
• 3.2.3 传输层的协议分析
• 3.2.4 应用层的协议分析
• 3.3 ICAP协议请求报文的封装
• 3.3.1 HTTP请求的ICAP协议报文的封装
• 3.3.2 HTTP响应的ICAP协议报文的封装
• 3.4 ICAP协议响应报文的解封
• 3.5 本章小结
• 第4章 ICAP-Client的设计与实现
• 4.1 系统模型
• 4.2 ICAP-Client模块的设计与实现
• 4.2.1 与ICAP Server协同工作的模型
• 4.2.2 本模块使用的poll库函数简介
• 4.2.3 ICAP Client与ICAP Server通信的实现
• 4.3 扫描结果存储方案及改进LRU算法的实现
• 4.3.1 扫描结果存储方案的提出
• 4.3.2 扫描结果替换算法
• 4.3.3 改进的LRU算法实现
• 4.3.4 改进的LRU算法的命中率实验
• 4.4 基于改进LRU算法的存储方案在ICAP-Client中的应用
• 4.5 本章小结
• 第5章 ICAP-Client模块实验
• 5.1 实验准备
• 5.2 实验环境搭建
• 5.3 实验分析与总结
• 5.3.1 ICAP Client功能测试实验
• 5.3.2 ICAP Client性能测试实验
• 5.3.3 ICAP Client实验性能分析总结
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢