网络监测系统双协议栈通信功能研究与实现

网络监测系统双协议栈通信功能研究与实现

论文摘要

IP网络的飞速发展、新型网络应用的层出不穷,使得网络环境越来越复杂,给网络监测、管理和运维等带来了多方面的挑战。实现对发展中的IP网络的有效监测、管理与运维,需要功能强大的网络监测系统的有力支撑。同时,以IPv6协议族为基础的下一代互联网发展迅速,IPv4与IPv6共存的状况亦将长期共存,为网络流量监测系统提出了既能在IPv4环境应用、又能在IPv6环境应用的新需求。本文研究解决网络流量监测系统同时适用于IPv4与IPv6网络环境相关技术,并在面向下一代互联网的网络流量监测分析系统中得到应用验证。论文研究了在网络流量监测系统中引入双协议栈通信所需的支撑环境,明确指出了所需进行的操作系统环境和开发环境的配置工作。针对系统需要获取自身所在节点的IPv6地址的需求,提出了两种获取本地IPv6地址的方法:请求-应答法与缓冲文件法,通过实验对这两种方法的性能进行了综合比较。使用这两种方法,系统能较为轻松地获取自己所在节点的全部IP地址信息。在网络流量监测系统中引入双协议栈通信功能,面临的最大问题是如何使自身的底层通信平台提供IPv4与IPv6两种通信能力。论文针对这一问题提出了两种不同类型的双协议栈通信平台及设计过程:混合式双栈通信平台与独立式双栈通信平台,并通过实验综合对比分析了两者的性能。其中独立式双栈通信平台的设计过程充分运用了面向对象方法学中的封装、继承和动态绑定等思想,借鉴该设计过程,开发人员可以较为轻松地实现系统的升级,例如将仅支持IPv4协议栈升级为支持IPv4/IPv6双协议栈,也可以方便地设计和扩充各自的应用系统的双协议栈通信平台。论文分析了网络流量监测系统的各种应用场景,并对在各种场景中如何解决各功能部分之间的通信问题,进行了深入探讨,结合系统在以后的实际部署状况提出了一种IPv4节点与IPv6节点之间进行通信的解决方案,并通过实验分析了该方案的性能。由于引入双协议栈通信功能对系统重启后的恢复等工作存在一定影响,论文对此进行了研究,并创造性地提出了系统重启后的恢复策略。根据全部的实验对比与分析结果,我们采用了综合表现性能占优的方法和策略并将它们应用到了网络流量监测系统中。对引入双协议栈通信功能前后的网络流量监测系统的整体性能也进行了实验和比较。从系统的实际运行情况来看,这些方法与策略等都取得了较为满意的效果。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 选题背景及意义
  • 1.2 国内外研究动态
  • 1.2.1 网络流量监测
  • 1.2.2 IPv6 开发与应用
  • 1.2.3 IPv4 向IPv6 过渡的相关技术
  • 1.3 研究内容
  • 1.4 论文结构
  • 第2章 网络流量监测系统
  • 2.1 网络流量监测系统
  • 2.1.1 系统总体架构
  • 2.1.2 两大功能部分及其关系
  • 2.1.3 系统部署环境
  • 2.2 网络流量监测系统新需求
  • 2.3 双协议栈方案及需解决的问题
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 双协议栈方案支撑环境
  • 3.1 概述
  • 3.2 IPV6 的地址配置机制
  • 3.3 系统环境新需求
  • 3.3.1 操作系统环境配置
  • 3.3.2 开发环境配置
  • 3.4 获取本地IPV6 地址的方法
  • 3.4.1 请求-应答法
  • 3.4.2 缓冲文件法
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 双协议栈通信平台设计
  • 4.1 概述
  • 4.2 IPV4 与IPV6 网络编程差异
  • 4.3 混合式双栈通信平台设计
  • 4.4 独立式双栈通信平台设计
  • 4.4.1 客户端功能体的设计
  • 4.4.2 服务器功能体的设计
  • 4.4.3 应用举例
  • 4.5 两种通信平台的对比
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 双协议栈方案实施
  • 5.1 概述
  • 5.2 系统在各应用场景的通信方案
  • 5.2.1 应用场景分析
  • 5.2.2 IPv4 与IPv6 互通方法分析
  • 5.2.3 IPv4 与IPv6 互通解决方案
  • 5.2.4 IPv6 与IPv6 通信解决方案
  • 5.3 系统重启后的恢复策略
  • 5.3.1 问题的分析
  • 5.3.2 解决方案
  • 5.3.3 监测探针端的处理流程
  • 5.3.4 监测分析子系统端的处理流程
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 实验与运行结果
  • 6.1 概述
  • 6.2 实验结果及分析
  • 6.2.1 获取本地IPv6 地址方法对比实验
  • 6.2.2 两种双栈通信平台对比实验
  • 6.2.3 系统IPv4/IPv6 互通解决方案实验
  • 6.3 系统运行效果及性能对比
  • 6.3.1 系统运行效果
  • 6.3.2 新旧系统性能对比
  • 6.4 应用前景
  • 6.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
  • 附录B 攻读学位期间所申请专利
  • 附录C 攻读学位期间参加的科研项目
  • 相关论文文献

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