IPv6网络数据流并行分析负载均衡技术研究

摘要

随着互联网应用技术的不断进步，以及规模的不断扩大，如何保障网络信息的安全性已成为新一代互联网急需解决的重要问题。基于并行分析的防火墙、入侵防护系统和流量检测系统等网络安全系统已成为解决网络安全问题的有效手段。在这些安全系统中如何保证网络数据流的负载均衡是这些系统中最先要解决的问题，而这就需要对系统接收到达的数据包报文进行快速、实时的流分类。目前，针对IPv4网络数据流国内外已经提出较完善的解决方案，针对新一代 IPv6网络数据流的负载均衡并没有决定性的解决方案。本文在研究已有相关技术的基础上从以下几个方面解决 IPv6网络数据流并行分析负载均衡问题:
　　首先，考虑到数据流的静态负载均衡，本文提出了一种面向IPv6数据流并行分析的哈希算法。该算法在分析以往传统哈希算法的前提下主要捕捉在真实的IPv6地址中每一个比特位的变化频率，并根据该特征提出基于位熵的哈希算法。通过在不同的哈希空间下对该算法进行客观评价，以及与若干传统哈希算法的对比实验证明该算法的优越性与合理性。
　　其次，考虑到数据流的动态负载均衡，本文提出了并行分析中负载均衡的评价标准，以及一种面向数据流的自适应动态负载均衡模型。这里讨论的负载均衡应用对象为由多核处理器搭建的网络数据流检测系统。在系统中可以把每个处理器看做网络数据流检测引擎，且每组检测引擎的责任完全相同。在充分考虑到已有的动态负载均衡模型的前提下，本文提出的模型首先对数据包调用静态哈希算法，从而避免同一个数据流被分到不同的检测引擎；然后维护若干状态表，保证模型对系统内各个节点的负载信息进行实时地监控。利用本文提出的自适应动态负载均衡模型可以及时将数据流分配到负载较轻的检测引擎中，从而达到网络数据流负载均衡的目的。为了验证本实验所采用的自适应负载均衡模型的优越性，在系统加载自适应负载均衡模块之前和之后分别统计每个检测引擎的负载因子随时间变化的趋势，并通过并行分析中负载均衡的评价标准，证明模型的优越性与合理性。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 论文研究内容

1.3 论文组织结构

第2章 相关技术研究

2.1 引言

2.2 IPv6网络数据流特征

2.3 负载均衡技术需解决的问题

2.4典型负载均衡技术概述

2.5 本章小结

第3章 面向IPv6数据流并行分析的哈希算法研究

3.1 引言

3.2 哈希算法在负载均衡中的评价标准

3.3 传统哈希算法及其性能分析

3.4面向IPv6数据流并行分析的哈西算法

3.5 本章小结

第4章 数据流并行分析动态负载均衡技术

4.1 引言

4.2并行分析中负载均衡问题描述

4.3并行分析中负载评价指标

4.4面向数据流并行分析的自适应负载均衡

4.5 实验对比分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

致谢