基于虚拟化的网络流量模拟系统设计与实现

摘要

网络测试床可以为研究人员提供开展安全攻防演练、测试网络新技术的实验环境。然而，现有的网络测试床缺少具有针对性的网络流量环境构建技术。同时随着相关技术的不断发展，如何为网络测试床构建真实的网络流量环境以保证相关测试实验的真实性，成为一个逐渐被关注的议题。在此背景下，本课题研究如何为网络测试床提供接近真实的网络流量环境，同时借助虚拟化技术，综合多种流量模拟生成方案，以达到具有代表性、真实性和可控性的网络流量模拟效果。
　　首先，本文提出一种结合容器技术的传输层数据包构造生成方案。该方案结合容器技术，在具有系统隔离性的容器实例间进行网络流量的模拟。同时该方案可以根据多种典型的网络流量分布模型，构造并生成具有包级别可控的网络流量。
　　其次，本文提出一种应用容器技术的网络服务交互模拟方案。“客户-服务器”模式是真实环境下网络服务的常用架构，在该架构中由服务器端提供服务内容，客户端通过会话访问并由此产生交互的网络流量。该方案应用容器技术，重现出真实网络中具有代表性的网络服务交互场景，并由此模拟出具有会话交互的网络流量，同时整个网络服务模拟过程参数可控，能够满足实验的可重复性要求。
　　然后，本文提出一种基于“录制-回放”策略的网络桌面应用操作模拟方案。为了还原网络桌面应用间的会话交互过程，该方案通过记录个体用户对网络桌面应用的操作行为，并在具有系统隔离性的虚拟机上进行回放，由此模拟出具有真实负载的交互流量。
　　最后，本文设计并实现基于虚拟化的网络流量模拟系统。该系统结合虚拟网络互联技术和 OpenStack组件，将这三种方案实际部署并形成一套完整的网络流量模拟系统。测试结果表明，该系统达到具有代表性、真实性和可控性的网络流量模拟效果，可用于构建网络测试床的网络流量环境。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 选题背景及研究意义

1.3 国内外研究现状与分析

1.4 本文主要研究内容和组织结构

第2章 网络流量特征及虚拟化相关技术

2.1 网络流量特征

2.2 虚拟化技术

2.3 虚拟化资源管理平台

2.4 本章小结

第3章 基于虚拟化的网络流量模拟方案设计

3.1 总体设计思路

3.2 结合容器技术的传输层数据包构造生成方案设计

3.3 应用容器技术的网络服务交互模拟方案设计

3.4 基于“录制-回放”策略的网络桌面应用操作模拟方案设计

3.5 三种方案特点分析与对比

3.6 本章小结

第4章 网络流量模拟系统设计与实现

4.1 系统需求分析

4.2 系统构建流程

4.3 系统功能架构设计

4.4 系统关键技术实现

4.5 本章小结

第5章 系统测试与实验验证

5.1 测试环境

5.2 功能测试

5.3 性能测试

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢