Internet網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)包分析的應(yīng)用與研究.pdf

1、自20世紀(jì)90年代以來，以Internet為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進(jìn)。它被廣泛用于經(jīng)濟、文化、軍事、教育等社會生活的各個方面。隨著這一技術(shù)的不斷向前發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)顯得日益重要。如何保證網(wǎng)絡(luò)的安全，不受外來的攻擊，傳輸?shù)男畔⒉槐桓`取，這就需要有強大的、可靠的網(wǎng)絡(luò)安全工具來支持?！　∮嬎銠C之間進(jìn)行通信時，交互的所有信息都封裝在數(shù)據(jù)包中。因此，通過采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行相應(yīng)的分析，可以清楚地了解到進(jìn)行通信的計算機的通信目的。分

2、析采集到的數(shù)據(jù)包，可以確定網(wǎng)絡(luò)是否受到攻擊入侵；其次，也可以使用采集到的數(shù)據(jù)包來分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序可能出現(xiàn)的問題的原因；此外，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計可以清楚的了解整個網(wǎng)絡(luò)在各個時段內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，從而判斷網(wǎng)絡(luò)使用得是否合理。除了以上談到的幾個方面以外，數(shù)據(jù)包采集分析還有其他很多用途。 在研究IPv4網(wǎng)絡(luò)的同時，還對IPv6協(xié)議進(jìn)行了初步的研究并通過對數(shù)據(jù)報的分析，了解了在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下IPv6數(shù)據(jù)報的封裝格式以及在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路

3、經(jīng)。目前，在同一子網(wǎng)范圍內(nèi)，可以通過IPv6鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議自動配置主機的本地-鏈路IPv6地址，并獲取子網(wǎng)內(nèi)其他主機的通信地址，通過該地址可以實現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)的主機間純IPv6環(huán)境下的通信。但由于現(xiàn)在整個因特網(wǎng)并不支持IPv6協(xié)議，因此IPv6數(shù)據(jù)報要在網(wǎng)間傳輸，必須通過基于雙協(xié)議棧的IPv4隧道(Tunnel)技術(shù)，將IPv6數(shù)據(jù)報封裝在IPv4包頭中，并通過指定的支持IPv6協(xié)議的路由在Internet中傳送到目的地，再由目的主機進(jìn)行數(shù)據(jù)報

4、解析，獲取IPv6數(shù)據(jù)報中的信息。 在對上述問題研究的基礎(chǔ)上，利用WinPcap實現(xiàn)了基于動態(tài)鏈表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)流量自動監(jiān)測系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題在于，如何解決所捕獲的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的采集保存問題。在網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)流量隨時間變化而變化，因此無法準(zhǔn)確估計固定時間內(nèi)的數(shù)據(jù)流量。這樣在應(yīng)用程序中，如果分配一段固定的內(nèi)存大小，用于存放捕獲的數(shù)據(jù)，可能會造成在通信量高峰期時，出現(xiàn)由于分配的內(nèi)存過小而出現(xiàn)內(nèi)存溢出；在通信低谷時，可

5、能出現(xiàn)分配內(nèi)存過大而造成浪費內(nèi)存。而在數(shù)據(jù)存盤問題上，如果采用定時存盤，可能會造成在存放數(shù)據(jù)時影響數(shù)據(jù)包的捕獲，從而造成數(shù)據(jù)包的丟失。就會在存盤時造成降低數(shù)據(jù)包的捕獲數(shù)量。為解決此問題，選擇采用動態(tài)鏈表存放捕獲的數(shù)據(jù)，為每一個數(shù)據(jù)包分配一個節(jié)點，將數(shù)據(jù)包中關(guān)鍵信息存放在節(jié)點中，并在采集結(jié)束時通過多線程進(jìn)行數(shù)據(jù)存盤，為每一臺主機的數(shù)據(jù)鏈表分配一個線程，這樣能使各鏈表存盤相互獨立，一根鏈表在存盤時產(chǎn)生錯誤，不會影響到其它的鏈表存儲。最小程度

6、的減少了存盤錯誤引起的數(shù)據(jù)損失。且在數(shù)據(jù)采集結(jié)束后存盤能最大限度的捕獲到網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包，使應(yīng)用程序達(dá)到最佳性能。 在網(wǎng)絡(luò)流量自動監(jiān)測系統(tǒng)中，對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量隨時間變化進(jìn)行統(tǒng)計，并通過折線圖示表示出來。利用圖示顯示的數(shù)據(jù)報流量隨時間變化，我們能及時掌握網(wǎng)內(nèi)不同時刻網(wǎng)絡(luò)流量的變化，了解到某一時段網(wǎng)絡(luò)流量較大，網(wǎng)絡(luò)利用率較高；另一時段網(wǎng)絡(luò)流量較小，網(wǎng)絡(luò)利用率較低。通過對網(wǎng)絡(luò)流量折線圖的研究，就可以合理分配網(wǎng)絡(luò)通信的使用量，使網(wǎng)絡(luò)使用趨于