基于DPI和DFI的应用层网络流量监控系统的研究与实现

摘要

随着网络技术的快速发展,信息交流的形式也从原来低带宽要求的文件传输、网页新闻、电子邮件和论坛等升级到网络图片、语音通话及视频会议等大流量业务,网络从文字时代步入到多媒体时代。与此同时,互联网所承载的业务种类和应用数量也在不断增长,因此所需要的带宽与之前相比成指数级增长,使网络带宽资源趋于紧张。此外,随着电子商务、电子支付、数字货币、网络银行等各类新业务的开发,网络内容安全变得越来越严重。基于网络的各种企业应用迅速增长,企业网络规模随着企业规模的扩大也在不断增加,企业需要对内网和外网进行严格约束。这几个问题是信息化社会迫切需要解决的,就目前来看,解决这些问题的最重要方案之一就是对网络流量进行监控,如何设计高速网络环境下提供应用层监测能力的企业级流量监控系统是本文研究的课题。
　　本文对流量识别和流量控制等与流量监控相关的重要知识点作了研究和分析之后,设计和实现了一个适合于企业使用的应用层流量监控系统。本文所做的主要工作如下所示:
　　(1)研究并分析了市场上的流量监控设备及当前流量监控技术领域的研究成果,根据当前的网络环境确立了系统设计的定位。
　　(2)深入研究流量识别中常用的识别技术和流量控制里面比较流行的控制技术。在此基础上设计和实现了应用层流量监控系统的设计目标、系统架构以及各个模块具体的实现,并给出了系统的网络部署方案。
　　(3)当前用软件方法单独检测无法解决高速网络环境下的实时检测问题,本文通过硬件状态机和软件状态机结合的方式,并采用分图机制,对系统进行加速,从而实现了在高速网络环境下的流量识别模块的实时性要求。研究和实现了基于策略库并可以通过手动和自动的方式对应用层流量进行控制。
　　(4)对应用层网络流量监控系统从吞吐量、准确度两个性能指标和阻断、限流两个功能指标上进行了仿真实验与结果分析,并指明了未来的研究工作及方向。
　　本文通过软硬件状态机结合、分图处理、基于策略库等方式实现了高速网络环境下的流量监控系统,本系统的功能和性能都达到了系统指标,但本系统也有很多不足之处,在界面优化、特征提取、流量采集、预处理和流量控制算法等方面都可以做进一步研究。

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第一章 引言

1 .1 课题研究的背景

1 .2 课题研究的目的与意义

1 .3 国内外研究现状与文献综述

1 .4 本文设计的难点和主要内容

1 .5 本文主要结构

第二章 应用层网络流量监控系统关键技术研究

2 .1 应用层网络流量监控

2 .2 流量识别技术

2 .3 流量控制技术

2 .4 本章小结

第三章 应用层网络流量监控系统架构设计

3 .1 应用层网络流量监控系统的设计目标

3 .2 应用层网络流量监控系统的架构

3 .3 网络流量监控系统的网络部署

3 .4 本章小结

第四章 流量识别模块详细设计

4 .1 流量识别的实现

4.2 DFA优化分组算法

4 .3 应用特征库的实现

4 .4 流量采集与预处理技术

4 .5 本章小结

第五章 流量控制模块详细设计

5 .1 基于策略库的应用层流量控制

5 .2 策略库

5 .3 自适应流量控制机制

5 .4 本章小结

第六章 应用层网络流量监控系统的测试

6 .1 应用层网络流量监控系统开发环境

6 .2 应用层网络流量监控系统测试环境

6 .3 网络流量监控系统性能分析

6 .4 网络流量监控系统功能分析

6 .5 本章小结

第七章 总结与展望

7 .1 本文工作总结

7 .2 后续工作展望

参考文献