面向开源路由器的网络流量控制系统的设计研究

摘要

网络的发展，目前主要是应用的多样化。特别是近几年来，P2P作为一项全新的Internet技术飞速发展，不断涌现出新型的P2P协议及应用软件。这些应用的发展，必然导致网络中数据流量的增大，并且经常导致网络拥塞，网络带宽也就成为了一个亟待解决的瓶颈问题。路由器作为接入网络的关键设备，在路由器上实现流量控制，是一种比较有效的解决网络拥塞问题的方法。然而，商业路由器不能适应因网络应用不断丰富而对流量控制个性化实现的要求，所以在开源路由器上实现用户自己想要的功能，就成为了人们研究的热点。
　　 本文以小型的开源路由器作为研究对象，首先分析了流量控制和开源路由器的研究现状，并说明了在开源路由器上增加网络流量控制系统的必要性和意义。接着，分析了libpcap和pf_ring两种捕包机制，说明了采用pf_ring捕包机制的原因。然后，分析了对于流量控制主要是对于网络中存在的大部分P2P流量的控制的原因，研究了端口识别法，深度包检测识别法，(TCP/UDP)IP pair法和(ip，port)pair法等P2P流量识别方法，在此基础上提出了一种结合各种识别法的P2P识别模型，既精确识别了P2P流量，又提高了识别效率。对于流量控制，系统采用了基于netfilter框架和iptables工具的TC流量控制方法，根据数据流对于网络的影响程度，对于不同的数据流提出了不同的控制策略。根据以上理论基础和实际实验环境，设计并实现流量控制系统，并将其在开源路由器上定制实现。最后通过实验表明系统对网络流量控制起到了良好的作用，从而保障了网络传输的通畅，避免了网络拥塞。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

声明

致谢

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1网络流量控制现状

1.2.2开源路由器现状

1.3论文主要工作及结构安排

1.3.1论文主要工作

1.3.2论文结构安排

第二章功能分析和关键技术

2.1系统功能分析

2.2数据包捕获技术

2.2.1 Libpcap捕包原理

2.2.2 pf_ring捕包原理

2.3流量识别方法

2.3.1 IP地址识别法

2.3.2端口识别方法

2.3.3基于传输层特征的识别

2.3.4基于应用层特征的识别

2.4网络流量控制技术

2.4.1 netfilter框架

2.4.2 iptables工具

2.4.3 TC技术

2.5本章小结

第三章系统设计

3.1总体结构设计

3.2数据捕包以及协议分析模型

3.3流量识别模型

3.4流量统计模型

3.5流量控制模型

3.6本章小结

第四章系统实现

4.1捕包模块

4.1.1 PF_RING封装的函数

4.1.2利用PF_RING捕获数据包

4.2流量识别模块

4.2.1协议分析

4.2.2基于传输层特征识别的实现

4.2.3基于应用层特征识别的实现

4.3流量统计模块

4.4流量控制模块

4.4.1 netfilter/iptables框架

4.4.2基于总体P2P流量的控制

4.4.3基于应用层特征的控制

4.5编译调试与定制

4.5.1编程环境和实验平台

4.5.2编译调试

4.5.3 DD-WRT定制

4.6实验与结果分析

4.7本章小结

第五章结束语

5.1全文总结

5.2进一步研究工作

参考文献

个人简历