存储转发式应用层网关缓存管理技术研究

摘要

当今互联网的高速发展，随之出现的问题也越来越多，应用层网关的出现提高了网络的安全性。处理流程复杂费时严重影响了应用层网关处理速度，直接拖慢了整个网络吞吐量。如果能在网络拥塞发生前，及时将网络拥堵程度降低，并且积极的减少整个会话的处理时延，在有突发状况时也能公平的处理每个数据流，这样不但能提高整个网络的处理性能，提供更好的网络服务，还能维持整个互联网的健壮。本文从缓存管理与缓存替换的两个方面提高应用层网关缓存性能。　　根据互联网中的拥塞现象，将主动队列管理方法应用到应用层网关中，提出了一种基于布谷鸟哈希与FRED算法思想的主动队列管理算法CFAQM，将网络中多个数据流做分组，动态的管理应用层网关数据包的接收缓冲区。为了减轻因为审查过慢引起的缓存中数据包堆积，不同的分组根据当前的队列负载情况，以一定概率对数据包直接做转发，减少审查步骤，防止了网络拥堵时不能及时处理每一个数据包而引起的大量数据包丢失，影响用户的上网体验。同时使用了布谷鸟哈希来解决某个队列过满的状况，增加了整个缓存的利用率。最后在实验环境下，通过对比FRED算法与CFAQM算法性能优劣，实验表明，该算法在处理网络拥堵表现较好。　　为了减少审查次数，本文根据Web访问特性，以及影响缓存命中率的关键因素做分析，提出了一种缓存URL历史解析状态数据包管理方法UTHybrid。由于系统的资源有限，无法无限的存储所有的URL历史解析状态，根据当前系统需求，减少因为服务器资源更新，引起的当前缓存状态过旧，使得解析状态与实际情况不一致的现象，改进了Hybrid缓存替换算法并同时使用数据校验的方式应用于应用层网关中。通过对添加缓存的防火墙与传统防火墙的实验作对比，结果显示在数据流量较大，运行时间较长时，使用UTHybrid算法的应用层网关有更好的处理性能，可以有效的减少会话的平均处理时延。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 论文组织结构

第2章 相关技术介绍及国内外研究现状

2．1 引言

2．2 应用层网关

2．2．1 应用层网关原理

2．2．2 应用层网关处理模型

2．2．3 应用层网关研究现状

2．3 缓存设计

2．3．1 缓存管理算法

2．3．2 缓存替换算法

2．3．3 缓存设计研究现状

2．4 哈希算法

2．4．1 哈希概念

2．4．2 哈希冲突处理方法

2．4．3 哈希查找及性能分析

2．4．4 哈希算法研究现状

2．5 本章小结

第3章 基于主动队列应用层网关缓冲区管理

3．1 引言

3．2 面向应用层网关主动队列管理算法

3．2．1 相关工作总结分析

3．2．2 主动队列缓存管理算法-CFAQM

3．3 实验结果与分析

3．3．1 实验方案

3．3．2 实验结果

3．4 本章小结

第4章 基于价值的应用层网关URL缓存替换

4．1 引言

4．2 面向应用层网关的URL缓存替换算法

4．2．1 相关工作总结分析

4．2．2 URL缓存替换算法-UTHybrid

4．3 实验结果与分析

4．3．1 实验方案

4．3．2 实验结果

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢