高速链路分流技术研究与实现

论文摘要

随着计算机网络的发展,骨干网络链路带宽不断增加,入侵检测系统、内容审计系统等分析设备的性能越来越不能满足链路带宽的要求。开发性能更高的分析设备在时间上具有一定的滞后性,而且难以突破单机处理能力上限的瓶颈。此问题的解决方案之一是用分流设备将网络流量平均分配给多个分析设备并行处理。本文围绕高速网络链路分流技术开展研究,主要工作如下:(1)针对现有负载均衡算法存在的两个弱点,提出了基于历史流量的动态负载均衡算法。算法根据历史流量信息,精确地调整各个分析节点的流量,实现分析节点流量的平衡稳定。算法在保证同流同宿的前提下,具有调整时间短、稳定性好等优点。(2)分析了骨干链路流量特征,设计了应用层负载均衡模型。针对网络流量中P2P应用流量所占比例较大,通信内容难以审计等特点,模型将网络流量划分为普通应用流量和P2P应用流量,分别使用静态负载均衡算法和基于历史流量的动态负载均衡算法进行分流,保证了P2P应用流量在单个分析节点上的完整性,提高了节点分析处理P2P应用的准确度。(3)基于上述研究设计并实现了一个路由器分流管理系统。系统可以同时控制多台分流设备对高速链路上的流量进行负载均衡,根据用户定义的分流规则,应用基于历史流量的动态负载均衡算法,产生分流策略,配置路由器,实现对不同厂家不同型号路由器的统一管理。该分流管理系统现应用于国家某部门,用于各类路由器的统一管理,其分流效果好,稳定性高,具有很好的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 负载均衡算法的研究进展
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的结构
• 第二章 分流与负载均衡技术概述
• 2.1 网络流量负载均衡技术的分类
• 2.1.1 按照处理粒度进行分类
• 2.1.2 按照调度方式进行分类
• 2.1.3 按照系统实现进行分类
• 2.2 传统的网络流量负载均衡技术
• 2.2.1 传输链路聚合技术
• 2.2.2 DNS 技术
• 2.2.3 代理服务器技术
• 2.2.4 网络接入负载均衡技术
• 2.2.5 协议内部支持负载均衡技术
• 2.3 网络流量负载均衡设备
• 2.3.1 专用负载均衡设备
• 2.3.2 基于通用路由器的负载均衡设备
• 2.4 负载均衡算法
• 2.4.1 流量分配策略
• 2.4.2 动态调整策略
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于历史流量的动态负载均衡算法的研究
• 3.1 传统负载均衡算法的弱点分析
• 3.1.1 弱点Ⅰ：固定的流组划分方式
• 3.1.2 弱点Ⅱ：盲目的流组调整策略
• 3.2 基于历史流量的动态负载均衡算法
• 3.2.1 算法记录的历史流量信息
• 3.2.2 重流分割策略
• 3.2.3 流量动态调整策略
• 3.3 分流算法的评价指标体系研究
• 3.3.1 算法评价指标
• 3.3.2 算法性能评价指标体系
• 3.4 实验验证与分析
• 3.4.1 实验环境
• 3.4.2 算法设计与实现
• 3.4.3 参数设置与结果分析
• 3.4.4 重流分割实验验证
• 3.4.5 算法性能评价
• 3.5 本章小结
• 第四章 应用层负载均衡技术的研究
• 4.1 P2P 流量识别技术与网络流量分析
• 4.1.1 P2P 流量识别技术
• 4.1.2 高速链路流量特征分析
• 4.2 应用层负载均衡模型
• 4.2.1 确定最小分流单位
• 4.2.2 流量初始分配策略
• 4.2.3 流量动态调整策略
• 4.3 实验模拟及结果分析
• 4.3.1 算法验证与复杂性分析
• 4.3.2 应用层负载均衡模型参数的设置
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 负载均衡模型在路由器分流管理系统中的应用
• 5.1 应用需求分析
• 5.2 分流策略设计
• 5.2.1 路由器分流算法
• 5.2.2 策略路由技术
• 5.2.3 端口组策略技术
• 5.3 系统处理流程和模块划分
• 5.3.1 系统处理流程
• 5.3.2 系统模块划分
• 5.4 系统实现
• 5.4.1 信息采集模块
• 5.4.2 初始化模块
• 5.4.3 分流策略产生模块
• 5.4.4 策略发布模块
• 5.4.5 动态调整模块
• 5.4.6 异常事件处理模块
• 5.4.7 路由策略保存与打开模块
• 5.5 系统评价
• 5.6 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果