安全协议SSL与IPSec在Web集群中的应用研究

摘要

Web服务器集群系统已经成为当今Web站点普遍采用的服务器体系结构,伴随着大量重要业务向Web服务方式的迁移,提高和保证Web集群服务的安全性变得至关重要.本文深入研究了Web集群系统的安全性,分析了Web集群系统目前的实现技术与安全协议,阐明了Web集群系统中实现安全协议的特殊性,提出了SSL与IPSec安全协议在各类Web集群系统中应用的解决方案.在此基础上,实现了一个有效支持SSL安全协议的分布式L7 Web集群系统,该集群系统可以在保证Web服务质量的同时有效保护网络上传输的数据.此外,采用与IP协议栈整合的方式,将IPSec安全策略系统在基于TCP splicing技术的集中式L7 Web集群中进行了实现,使其对大型高可靠性服务提供全面支持.文章采用理论框架模型和技术实现相结合的研究路线,先在理论研究的基础上提出实现协议的框架模型,然后研究如何实现这些理论模型.论文研究总体上分成两部分:SSL协议在Web集群中的应用研究与实现、IPSec协议在集群系统中的应用研究与实现.前一部分从SSL协议的分析以及当前各类Web集群的体系结构与实现技术出发,重点论述SSL在各种架构的Web集群中部署的方案设计,最后给出一个在分布式L7 Web集群中部署SSL的具体实现.后一部分从IPSec协议的分析以及IPSec的各种实现和操作模式出发,详细论述了IPSec在基于调度器架构的采用网络地址转换技术的L4/3 Web Cluster与采用TCP splicing实现技术的集中式L7 Web Cluster中实现的解决方案,并给出上述解决方案的具体实现.论文最后总结了在实施协议过程中的一些经验和教训,并提出了进一步的工作.

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章概述

1.1课题的背景、来源及意义

1.2国内外的研究现状

1.3研究内容和方法

1.4本文的组织与安排

第二章Web集群的实现技术与安全协议分析

2.1 Web集群的体系结构及实现技术

2.1.1基于DNS的体系结构

2.1.2基于调度器的体系结构

2.1.3基于分布式包重写的体系结构

2.2 SSL协议分析

2.2.1 SSL协议原理

2.2.2 SSL协议工作过程

2.2.3 SSL协议安全性分析

2.3 IPSec协议分析

2.3.1 IPSec协议工作原理

2.3.2 IPSec协议实现模式

2.3.3 IPSec协议安全性分析

2.4本章小结

第三章SSL在Web集群中的应用研究与实现

3.1 L4/2 Web集群实现SSL的解决方案设计

3.1.1设计思想

3.1.2分布式解决方案面临的问题

3.1.3问题的解决

3.2 L4/3 Web集群实现SSL的解决方案设计

3.2.1基于NAT的L4/3 Web集群实现SSL的方案设计

3.2.2基于IP隧道的L4/3 Web集群实现SSL的方案设计

3.3 L7 Web集群实现SSL的解决方案设计

3.3.1集中式L7 Web集群实现SSL的解决方案设计

3.3.2分布式L7 Web集群实现SSL的解决方案设计

3.4 SSL在分布式L7 Web集群中的实现

3.4.1实现环境

3.4.2实现思想

3.4.3工作过程描述

3.4.4关键模块的实现

3.5本章小结

第四章IPSec在集群系统中的应用研究与实现

4.1集群系统实现IPSec的解决方案设计

4.1.1设计思想

4.1.2数据包的发送处理过程设计

4.1.3数据包的接收处理过程设计

4.2集群系统实施IPSec的方式设计

4.2.1实施IPSec的三种方式

4.2.2实施方式的选择

4.3接收处理模块的实现

4.3.1实现思想

4.3.2工作过程

4.3.3 IPSec进入策略处理子模块的实现

4.3.3 IPSec进入处理子模块的实现

4.4发送处理模块的实现

4.4.1实现思想

4.4.2 工作过程

4.4.3 IPSec外出策略处理子模块的实现

4.4.4 IPSec外出处理子模块的实现

4.5处理函数挂接的实现

4.6 SPD与SAD模块的实现

4.6.1 SPD模块的实现

4.6.2 SAD模块的实现

4.7本章小结

第五章总结与展望

5.1工作总结

5.2今后的工作与展望

参考文献

致谢

在学期间参加的科研项目及发表的学术论文