基于FPGA的網(wǎng)絡(luò)流量異常檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著Internet的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量飛速增長(zhǎng)，互聯(lián)網(wǎng)已成為不可或缺的信息載體。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)流量也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)偏離正常范圍的異常流量，主要是由蠕蟲傳播、DOS攻擊、DDOS攻擊、僵尸網(wǎng)絡(luò)等惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊行為以及網(wǎng)絡(luò)配置失誤、偶發(fā)性線路中斷等引起。這些異常流量往往會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量急劇下降，使受害端主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)直接癱瘓。因此，如何在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)異常檢測(cè)，對(duì)保障網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行具有重要意義。本文結(jié)合國(guó)家863計(jì)劃重大專項(xiàng)研究，以高速網(wǎng)

2、絡(luò)異常流量實(shí)時(shí)檢測(cè)為目標(biāo)。針對(duì)高速網(wǎng)絡(luò)流量抽樣測(cè)量時(shí)小流估計(jì)誤差較大和新型攻擊類型層出不窮兩個(gè)問(wèn)題，重點(diǎn)對(duì)高速網(wǎng)絡(luò)流量的抽樣測(cè)量、特征提取和主成分分析組成的混合檢測(cè)技術(shù)及其硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)現(xiàn)有大多數(shù)方法在估計(jì)小規(guī)模流量時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大誤差的問(wèn)題，提出了一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)非線性數(shù)據(jù)包抽樣方法。該方法對(duì)每個(gè)流均按一個(gè)相應(yīng)的計(jì)數(shù)器的值動(dòng)態(tài)地調(diào)整采樣速率，而不是靜態(tài)地預(yù)先配置采樣率。計(jì)數(shù)器的值大時(shí)

3、，所采用的采樣速率就較小，而較大的采樣率則被用于更小的計(jì)數(shù)器值。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此方法可以顯著地提高估計(jì)精度（尤其是對(duì)小規(guī)模流），并節(jié)省內(nèi)存消耗，同時(shí)維持比現(xiàn)有方法更少的處理開銷。此外，通過(guò)基于FPGA的原型實(shí)現(xiàn)，我們驗(yàn)證了該方法設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)它還能夠測(cè)量吞吐量高達(dá)26.5Gbps的網(wǎng)絡(luò)流量。⑵針對(duì)當(dāng)前許多軟件檢測(cè)方法無(wú)法跟上高速鏈路速度的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的網(wǎng)絡(luò)傳輸異常檢測(cè)的架構(gòu)。首先開發(fā)了一個(gè)特征提取模塊，用于