Linux平臺下高速網絡數據捕獲的研究與應用.pdf

1、隨著計算機的增加和網絡技術的迅速發(fā)展，網絡規(guī)模日益龐大，網絡異構程度漸漸加深，入侵檢測系統(tǒng)、路由器和防火墻等網絡應用系統(tǒng)對網絡信息安全的條件也越來越高，上述幾個網絡應用系統(tǒng)都是以網絡數據報文捕獲技術為基礎的。由于網絡鏈路速率飛速增長，傳統(tǒng)的數據捕獲系統(tǒng)已經不能滿足當前高速網絡環(huán)境下對數據捕獲的要求。因此，研究高負載、高流量的數據捕獲技術是目前迫切需要了。本文在Linux環(huán)境下設計了一個優(yōu)化的基于零拷貝技術的數據捕獲平臺。數據捕獲系統(tǒng)主要

2、分為驅動程序模塊，緩沖區(qū)管理模塊和用戶接口三個模塊，改進了高速網絡數據捕獲系統(tǒng)。
　　 本文首先闡述了網絡數據捕獲技術研究現狀和意義，以及以太網數據捕獲技術，研究和對比了各種提高數據捕獲技術的方法特點和應用環(huán)境。闡述了Linux操作系統(tǒng)下的網絡協(xié)議棧的特點和網絡數據處理的一般流程。其次，經過對傳統(tǒng)數據捕獲流程進行建模，主要從底層網卡接收數據包和上層協(xié)議棧處理數據包兩個方面進行研究，通過公式推導和理論分析，給出了高速網絡環(huán)境下報文

3、捕獲效率的限制因素和具體解決辦法——引入零拷貝的思想。接著，研究零拷貝技術的思想及其改進方法，以及與之相關的內存映射問題，緩沖區(qū)管理技術，數據傳輸機制和中斷驅動結合輪詢訪問技術。設計和實現了高速網絡數據捕獲系統(tǒng)。用高速網絡數據捕獲系統(tǒng)和傳統(tǒng)基于Libpcap數據捕獲系統(tǒng)在捕獲性能和CPU使用率等方面上進行了對比分析，驗證了其高效性和可行性。改進后的高速網絡數據捕獲系統(tǒng)，大大減少了數據拷貝的發(fā)生，控制了硬件中斷模式，能夠滿足高速網絡環(huán)境下