高速網(wǎng)絡(luò)流過濾關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上的非法信息嚴(yán)重威脅了網(wǎng)絡(luò)的安全，因此，需要對有害的或不符合安全策略的信息進(jìn)行過濾。傳統(tǒng)的過濾技術(shù)基于數(shù)據(jù)包頭部進(jìn)行過濾，但越來越多的有害信息隱藏于數(shù)據(jù)包內(nèi)容中，僅僅依靠傳統(tǒng)的過濾技術(shù)無法有效的解決此問題。由于正則表達(dá)式描述能力強(qiáng)大、靈活、豐富，因此利用正則表達(dá)式匹配技術(shù)作為過濾關(guān)鍵技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的過濾。
　　正則表達(dá)式規(guī)則轉(zhuǎn)換成確定型有窮自動(dòng)機(jī)(Deterministic Finite Automat

2、on, DFA)時(shí)存在“空間爆炸”問題，會(huì)消耗大量的內(nèi)存空間，導(dǎo)致無法有效地直接將DFA狀態(tài)表存儲(chǔ)于內(nèi)存里，因此，需要對DFA狀態(tài)表進(jìn)行壓縮以減少占用的內(nèi)存空間。在高速網(wǎng)絡(luò)流環(huán)境下，過濾數(shù)據(jù)需要消耗大量的計(jì)算能力，而現(xiàn)場可編程門陣列(Field—Programmable Gate Array, FPGA)具有硬件并行性的特點(diǎn)，很適合用來處理大量的網(wǎng)絡(luò)流。針對上述問題，結(jié)合FPGA并行加速的特點(diǎn)，本文研究基于正則表達(dá)式匹配的高速網(wǎng)絡(luò)流過濾

3、技術(shù)，并在NetFPGA-10G平臺(tái)上設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)流過濾系統(tǒng)。主要包括以下幾點(diǎn):
　　(1)提出一種改善ClusterFA壓縮率的算法，稱之為En_ClusterFA算法。為了解決正則表達(dá)式匹配中的“空間爆炸”問題，前人提出了基于簇聚類的DFA壓縮算法，即ClusterFA算法，但該算法的分組個(gè)數(shù)取理想值較為困難，且其類中心向量表中每一行連續(xù)重復(fù)的轉(zhuǎn)移狀態(tài)出現(xiàn)頻率較高。針對此問題，提出一種改善ClusterFA壓縮率的算法，

4、即En_ClusterFA算法:提取類中心向量表行與行之間相同的首尾部分，并對其進(jìn)行游程編碼以建立索引表，然后對類中心向量表余下部分的轉(zhuǎn)移狀態(tài)進(jìn)行游程編碼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與ClusterFA算法中DFA狀態(tài)表的壓縮率相比，En_ClusterFA算法平均提高了4％。
　　(2)利用En_ClusterFA算法的優(yōu)點(diǎn)和FPGA的并行加速特點(diǎn)，在NetFPGA-10G平臺(tái)上設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)流過濾系統(tǒng):在硬件上通過精確串匹配和DFA匹