Tilera多核环境下基于NetFlow的P2P协议识别与检测

论文摘要

随着互联网高速发展，P2P（Peer-to-Peer）作为一项新的网络技术已成为高带宽互联网应用。P2P业务不断吞噬着有限网络带宽资源，降低了网络带宽资源的有效利用率，严重影响其他应用的发展，如何对P2P应用进行有效识别并加以管理已成为当前的热点问题。对P2P协议的识别与管理是建立在对其技术充分理解的基础上，早期的P2P应用都是基于固定端口号进行通信，新一代P2P应用逐渐采用动态随机端口号、甚至采用了加密技术。对于不同的P2P应用有不同的识别方法，可分为基于传输层端口的P2P协议识别方法、基于流量特征的P2P协议识别方法以及基于深度包检测的P2P协议识别方法。但是上述三种方法都有一定的局限性，不能准确高效的识别具体P2P应用协议，所以本文在深度包检测技术基础上实现了一种基于固定位置关键字匹配的P2P协议识别方法。该方法在性能和精度上都能取得较好效果。本文具体研究内容包括：（1）掌握常见的P2P协议识别方法，深入分析P2P应用协议，提取其中的协议特征字符串；（2）在Tilera多核处理器平台上实现nProbe移植和优化工作，结合Tilera多核处理器在网络处理方面的优势，将所有数据包都绕过TCP/IP协议栈并放在用户空间进行高速处理；（3）实现基于深度包检测技术的固定位置关键字匹配P2P协议识别方法，将匹配结果封装于NetFlow V5格式报文中供NetFlow收集器解析；（4）在NetFlow收集器中对NetFlow V5的解析进行功能扩充，使其能解析包含有P2P协议信息的NetFlow V5格式报文，并将结果展示出来。通过多种方法测试验证，结果表明该研究具有良好的实用性，为并行算法在多核处理器上的实现以及在NetFlow技术上实现基于深度包检测技术的P2P协议识别奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 2 相关技术简介
• 2.1 NetFlow 概述
• 2.1.1 NetFlow 的发展
• 2.1.2 NetFlow 的工作原理
• 2.1.3 NetFlow Probe 简介
• 2.2 并行计算的概念
• 2.2.1 并行计算性能指标
• 2.2.2 并行算法的分类
• 2.3 Tilera 多核处理器
• 2.3.1 Tilera 多核处理器简介
• 2.3.2 Pro64 多核处理器硬件环境
• 2.3.3 Pro64 多核处理器软件开发环境
• 2.4 本章小结
• 3 P2P 协议识别技术
• 3.1 P2P 的定义和分类
• 3.1.1 P2P 的定义
• 3.1.2 P2P 的分类
• 3.2 P2P 协议的基本识别方法
• 3.2.1 基于端口的 P2P 协议识别
• 3.2.2 基于流量特征的 P2P 协议识别
• 3.2.3 基于深度数据包检测的 P2P 协议识别
• 3.2.4 基于应用签名的 P2P 协议识别
• 3.3 常见 P2P 应用特征字
• 3.4 协议签名特征库
• 3.5 本章小结
• 4 nProbe 在 Tilera 多核上的并行实现
• 4.1 并行方案选择
• 4.2 核间同步和通信
• 4.3 nProbe 在 Tilera 上的并行实现
• 4.3.1 IPP 收包负载均衡配置
• 4.3.2 NetIO 数据包处理
• 4.3.3 基于固定位置关键字匹配的 P2P 协议识别
• 4.3.4 基于 Cache 的 NetFlow 流记录维护
• 4.4 性能优化
• 4.4.1 编译优化
• 4.4.2 存储优化
• 4.4.3 Feedback 反馈优化
• 4.4.4 内存锁优化
• 4.5 本章小结
• 5 结果分析
• 5.1 ntop 功能扩展
• 5.2 测试模型
• 5.2.1 测试方案
• 5.2.2 协议识别
• 5.3 性能分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表文章
• 致谢