基于网络处理器的网络服务质量和网络安全研究

摘要

网络应用的日益丰富使得社会对网络的依赖性增强,网络已经成为信息传输的主要媒介,网络的服务质量、网络信息传输的安全性越来越受到重视.在网络迅速发展的时代,要求下一代的网络设备将需要既具有高速处理能力,又具有容易编程的能力,以便于在一致的软件体系结构下提供大量新功能.在这种情况下网络处理器应运而生.因此网络处理器将成为下一代网络设备的核心硬件,本文的研究问题是基于网络处理器的网络服务质量和网络信息传输的安全性.第一部分:本文首先综述了网络处理器的发展背景、现状,阐述了网络处理器的特点,分析了网络处理器的业务模型,介绍了引出我们基于网络处理器研究的两种网络结构:核心无状态网络和虚拟专用网.第二部分:本文对IXP1200网络处理器进行了分析,IXP1200网络处理器是一个高度集成的综合数据处理器.第三部分:本文在分析了各种拥塞控制机制的基础上,提出基于IXP1200网络处理器的核心无状态网络软件结构.核心无状态网络结构是解决拥塞控制的一个途径.第四部分:本文提出了一种采用基于速率的缓存管理的核心无状态网络公平队列算法.第五部分:本文对IP安全协议进行分析,IP安全协议是由Internet工程技术任务组(IETF)开发的开放标准框架.第六部分:本文讨论了在Internet中的密钥管理的问题.第七部分:本文对基于网络处理器的高速VPN网关的实现进行了总体综述,架构总体的框架,通过伪代码来描述数据平面的处理模型,对微引擎、StrongARM和加密卡进行有效的分工和协作,实现了数据的高速处理,在百兆网络中达到了接近线速的密文转发速率,从而提高了整个虚拟专用网络的性能

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1背景

1.2网络业务模型

1.2.1数据面

1.2.2控制面

1.2.3管理面

1.3 IXP1200处理模型

1.4网络处理器的应用研究

1.5核心无状态网络

1.6虚拟专用网

1.7本论文的组织

第二章IXP1200网络处理器

2.1 StrongARM核心

2.2微引擎

2.3 PCI总线接口单元

2.4FBI单元

2.5存储器接口单元

2.6 IX总线

2.7小结

第三章 核心无状态网络的软件体系结构

3.1概述

3.2端到端的网络拥塞控制

3.2.1 TCP的流量控制

3.3中间节点的增强机制

3.3.1调度

3.3.2队列管理

3.4核心无状态网络的公平队列

3.5基于网络处理器的核心无状态网络路由器软件体系结构

3.5.1边缘路由器

3.5.2核心路由器

3.6小结

第四章采用基于速率的缓存控制的CSFQ算法

4.1.概述

4.2.CSFQ算法

4.3 rr-CSFQ(rate-based red CSFQ)

4.4仿真

4.5小结

第五章IP安全协议

5.1引言

5.2 I PSec的安全体系结构

5.2.1 IPSec的模式

5.2.2安全联盟

5.3 I PSec服务

5.4认证头协议

5.4.1 AH头

5.4.2 AH模式

5.4.3AH处理

5.5封装安全载荷协议

5.5.1 ESP头

5.5.2 ESP模式

5.5.3 ESP处理

5.6小结

第六章IKE协议的安全性分析

6.1引言

6.2 Internet密钥交换协议

6.2.1主模式交换

6.2.2野蛮模式交换

6.2.3快速模式交换

6.3 IKE协商的安全性分析

6.3.1完美向前保密

6.4修正的抵御DoS攻击的IKE协议

6.4.1服务否认攻击

6.4.2 IKE协议的漏洞分析

6.4.3 IKE协议的修正

6.5小结

第七章高性能VPN的实现

7.1引言

7.2硬件平台

7.2.1.IXP1200网络处理器

7.2.2.PCC-ISES加密芯片

7.3.软件结构

7.3.1数据平面

7.3.2控制平面

7.4高速处理实现

7.5性能评价

7.6小结

第八章结论与展望

8.1论文的创新

8.2进一步的研究工作

参考文献

附录

致谢