Linux平臺下高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)捕獲的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著計算機(jī)的增加和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益龐大，網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)程度漸漸加深，入侵檢測系統(tǒng)、路由器和防火墻等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)信息安全的條件也越來越高，上述幾個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)都是以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文捕獲技術(shù)為基礎(chǔ)的。由于網(wǎng)絡(luò)鏈路速率飛速增長，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對數(shù)據(jù)捕獲的要求。因此，研究高負(fù)載、高流量的數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)是目前迫切需要了。本文在Linux環(huán)境下設(shè)計了一個優(yōu)化的基于零拷貝技術(shù)的數(shù)據(jù)捕獲平臺。數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)主要

2、分為驅(qū)動程序模塊，緩沖區(qū)管理模塊和用戶接口三個模塊，改進(jìn)了高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)。
　　 本文首先闡述了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)研究現(xiàn)狀和意義，以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)，研究和對比了各種提高數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)的方法特點和應(yīng)用環(huán)境。闡述了Linux操作系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的特點和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的一般流程。其次，經(jīng)過對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)捕獲流程進(jìn)行建模，主要從底層網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)包和上層協(xié)議棧處理數(shù)據(jù)包兩個方面進(jìn)行研究，通過公式推導(dǎo)和理論分析，給出了高速網(wǎng)絡(luò)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(shù)的思想及其改進(jìn)方法，以及與之相關(guān)的內(nèi)存映射問題，緩沖區(qū)管理技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制和中斷驅(qū)動結(jié)合輪詢訪問技術(shù)。設(shè)計和實現(xiàn)了高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)。用高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)和傳統(tǒng)基于Libpcap數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)在捕獲性能和CPU使用率等方面上進(jìn)行了對比分析，驗證了其高效性和可行性。改進(jìn)后的高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)，大大減少了數(shù)據(jù)拷貝的發(fā)生，控制了硬件中斷模式，能夠滿足高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下