非默认端口网络协议识别系统的研究与实现

摘要

随着Internet的高速发展，互联网已成为国际化商业合作、信息交互和新技术发展的最为重要的组成部分。而随着越来越丰富多样的应用不断涌现，大大改变了互联网的流量结构和流量模式，使得网络应用的分析面临着严峻的挑战。这样，网络应用分析的准确性将大大影响网络流量的分析与预测结果。 然而，目前业界对网络业务分类技术的研究还远远不能赶上业务发展的步伐。第一代网络协议识别技术通常是采用基于端口号的方法进行的，由于当时的业务都能严格遵守IANA分配的端口号，因此基于端口的识别技术既准确，又能满足实时业务分类的需要。但是随着新业务的不断涌现，这些业务开始呈现伪装性和动态性的特征，此外，这些业务也会采用用户自定义业务或动态端口。这样，原先基于端口的协议识别技术就无能为力了。 本文作者在查阅和学习了TCP/IP协议栈、网络协议识别技术、网络流量管理技术以及Linux网络编程技术后，在原有协议识别技术的基础上，提出了一套行之有效的非默认端口网络协议识别方案。主要的研究内容如下： （1）介绍和论述了网络协议的发展背景、网络协议识别工具的发展现状以及非默认端口网络协议识别的意义。 （2）针对FTP协议、HTTP协议、TELNET协议和SSH协议，提出了有效的非默认端口识别方案，其中采用了全新的初始条件表和扩展条件表的概念。 （3）综合多种应用层网络协议识别方案的特点，提出了一套适用于多种网络协议的非默认端口网络协议识别框架。 （4）为了实现负载均衡的目的，本系统采用了一种灵活度高的调度策略作为流量调度机制的雏形，旨在提高系统运行的效率和稳定性。 （5）在上述成果基础上，设计并实现了非默认端口网络协议识别系统，此套系统具有协议识别准确率高、支持负载均衡、协议识别方案可扩展性强、应用前景广泛等特点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究内容及创新点

1.3 本文组织结构

第二章 网络协议识别的研究

2.1 网络协议简介

2.2 流技术及NetFlow技术简介

2.3 网络协议的发展现状

2.4 网络协议的分类与特点

2.5 网络协议识别技术的发展现状

2.6 网络协议识别工具的发展现状

2.7 非默认端口网络协议识别的意义

2.8 网络协议识别的发展趋势

第三章 非默认端口网络协议识别方案的设计

3.1 FTP协议

3.1.1 FTP协议简介

3.1.2 FTP协议的工作模式

3.1.3 FTP协议的两个连接

3.1.4 FTP协议的两种工作方式

3.1.5初始条件表

3.1.6扩展条件表

3.1.7非默认端口 FTP协议识别思路

3.1.8非默认端口 FTP协议识别方案设计

3.2 HTTP协议

3.2.1 HTTP协议简介

3.2.2 HTTP协议的事务概念

3.2.3 HTTP协议的工作原理

3.2.4 HTTP协议的消息格式

3.2.5非默认端口 HTTP协议识别方案设计

3.3 TELNET协议

3.3.1TELENT协议简介

3.3.2 NVT简介

3.3.3TELNET协议的连接流程

3.3.4TELNET协议常用命令

3.3.5TELNET协议的协商机制

3.3.6TELNET协议的选项

3.3.7非默认端口TELNET协议识别方案设计

3.4 SSH协议

3.4.1 SSH协议简介

3.4.2 SSH协议的框架

3.4.3 SSH协议的安全验证

3.4.4 SSH协议的工作模式

3.4.5非默认端口 SSH协议识别方案设计

3.5 非默认端口网络协议识别框架

3.5.1框架简介

3.5.2净荷匹配阶段框架设计

3.5.3端口下放阶段框架设计

第四章 非默认端口网络协议识别系统的设计

4.1 系统总体设计

4.2 流量采集模块的设计

4.3 流量缓冲模块的设计

4.4 流量调度模块的设计

4.4.1模块简介

4.4.2调度策略设计

4.4.3流量调度配置文件的设计

4.5 流量传送模块的设计

4.6 非默认端口网络协议识别模块的设计

4.6.1 模块设计概述

4.6.2协议识别库机制的设计

4.6.3模块总体设计

4.7 流量汇流模块的设计

第五章 非默认端口网络协议识别系统的实现

5.1 系统支撑平台和开发工具

5.1.1 GNU／Linux操作系统

5.1.2 Git版本控制系统

5.1.3 makefile机制

5.1.4 GCC

5.1.5 GDB

5.1.6 Libpcap

5.1.7 Valgrind内存泄露检测工具

5.1.8 MySQL数据库

5.2 流量采集模块的实现

5.2.1模块实现概述

5.2.2网卡混杂模式的设定

5.2.3 网络数据包捕获的工作流程

5.2.4网络数据包捕获的实现

5.3 流量缓冲模块的实现

5.3.1模块实现概述

5.3.2缓冲区的相关定义

5.4 流量调度模块的实现

5.4.1模块实现概述

5.4.2调度策略的实现

5.5 流量传送模块的实现

5.5.1模块实现概述

5.5.2流量传送的实现

5.6 非默认端口网络协议识别模块的实现

5.6.1 模块实现概述

5.6.2协议识别库机制的实现

5.6.3 网络数据包净荷提取的实现

5.6.4净荷匹配的实现

5.6.5 端口下放的实现

5.6.6与流量汇流模块的通信

5.7 流量汇流模块的实现

5.7.1 模块实现概述

5.7.2流信息表的实现

5.7.3数据库永久化的实现

第六章 网络协议识别系统的实验结果与分析

6.1 实验环境的搭建

6.2 实验结果

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间论文发表情况