基于深度包检测的P2P流量控制器设计与实现

摘要

近年来互联网的迅猛发展带动了各种网络产业的兴起，多样的通讯模式，繁多的网络应用应运而生。P2P网络对等通信的独特性使得其广泛应用在网络数据下载、网络通讯等各个方面，因此也越来越受到网络应用厂商的重视，从2000年以来，众多 P2P产品纷纷面世，他们在极短的时间内获得了大量的用户群。归结原因，P2P产品得以迅速发展是因为点对点的传输理念提高了网络通信的时效性，便捷的传输机制使得网络性能体验得到很大提高。并且，较低的网络运营成本也使它越来越受到开发商的喜爱。但是，爆棚式的 P2P应用产生也带来了许多问题，其对网络带宽严重的吞噬能力往往导致由于个别 P2P用户异常活跃的网络行为而占据70％以上的网络流量，进而造成整个网络环境的拥塞，严重影响互联网的使用。
　　如何有效释放网络带宽，关键在于高效、准确地识别出网络数据包中的 P2P流量，但是由于P2P协议的特征具有隐藏性，使得单一的检测方法无法将其识别，因此需要引入深度包检测技术，即对数据包深入分析，提取应用层数据进行检测，并进一步提取数据流中的 P2P协议特征值，采用高效的匹配方式将其与各种类型的P2P协议特征进行对比，确定协议类型。本文在具体设计时基于其它非P2P协议的识别方式进行了研究并加以改进，同时针对本文要解决的特定问题对 P2P协议特征值的提取方式进行了研究。本文的重点和目标是有效分离网络数据包中的P2P流量，并根据协议类型对P2P数据包进行分类，然后针对各种P2P流量对网络带宽的占用情况进行统计并以此为依据对数据包进行放行、封锁等处理，实现合理分配网络带宽、有效抑制网络阻塞、动态释放网络带宽的目的。创新点是对数据包的分类通过更高效以及易于描述的改进正则匹配算法，并可通过交互实现协议数据包的动态控制，极大增强原型系统的灵活性。主要内容包括以下几个方面：
　　1.分析 P2P协议的形态结构、通信机制、传输机制等技术原理，研究 P2P数据包的网络特征和协议特征。
　　2.结合国内外研究现状,分析P2P流量的识别与分类方法，基于数据包结构的分析识别，验证深度包检测技术的可行性，并对数据包匹配算法进行研究，针对本文研究的具体场景对现有的匹配算法进行改进。3.结合基于深度包检测技术的P2P协议分类技术以及Linux内核网络通信相模块的实现机理，设计并实现了一个基于深度包检测技术的 P2P网络流量控制原型系统。包括数据包捕获、数据包分类、流量统计、流量控制等方面内容,并进一步通过搭建测试环境进行实验验证，评估了原型系统的可用性和执行效率

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第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及结构安排

1.4 本章小结

第二章 P2P技术分析

2.1 P2P定义及特点

2.2 P2P出现问题

2.3 P2P应用类别

2.4 P2P协议识别方法

2.5 P2P协议识别方法比较

2.6本章小结

第三章 基于深度包检测的P2P流量控制系统总体设计

3.1 引言

3.2 系统总体设计

3.3 系统关键功能设计分析

3.4 本章小结

第四章 基于深度包检测技术的P2P流量控制器详细设计与实现

4.1 数据包捕获模块

4.2 数据包分类模块

4.3 数据管理模块

4.4 带宽检测模块

4.5数据包控制模块

4.6 用户交互模块

4.7 本章小结

第五章 系统测试及测试结果分析

5.1 测试环境

5.2 算法功能测试

5.3 系统功能测试

5.4 系统性能测试

5.5 结果分析

5.6 本章小结

第六章 总结

6.1 论文总结

6.2 下一步工作

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果