IP报文分类技术研究

论文摘要

IP报文分类技术能够根据事先设定的规则将IP报文分成不同的数据流,是对各业务IP报文进行不同处理的基础,在为用户提供QoS保证、维护网络安全或截获非法用户信息等方面均有重要研究价值。结合国家863重大课题“军用IPv6试验网（MNGI）”,本文深入研究了IP报文分类技术,针对IP报头的固定位置关键词过滤和IP负载的浮动位置关键词过滤,提出了基于范围映射和定值映射的五维报文分类算法以及快速跳跃的Wu-Manber多模式精确字符串匹配算法,并初步设计了一种可硬件实现的IP报文截获方案。本文的主要工作如下;1.在分析了经典多域报文分类算法的基础上,通过融合近年出现的等级空间映射算法和无冲突哈希算法的思想,针对需要消耗较大内存的递归流分类（RFC）算法进行了改进,提出了基于范围映射和定值映射（MRGP）的五维报文分类算法。实验结果表明,在附加了一个可接受的查找时间增长之后,MRGP算法减少了RFC算法在实现过程中对空间的较大需求,平衡了时间和空间性能。2.在分析了经典字符串匹配算法的基础上,通过融合近年相关研究人员的思想,讨论了Wu-Manber（WM）算法中可能提高查找速度的关键点,在模式集合规模较小的情况下对WM算法进行了改进,提出了快速跳跃的Wu-Manber（FSWM）多模式精确字符串匹配算法。实验结果表明,与WM算法相比,当模式集合的规模较小（不超过1500个模式）时,FSWM算法提高了SHIFT表的查找效率,加快了算法匹配速度。3.在分析了当前报文分类实现技术优缺点的基础上,初步设计了一种可硬件实现的IP报文截获方案,用于实现对IP报头的五维过滤和对IP负载的多关键词过滤。鉴于“MNGI”项目着重解决对IP报文的初级过滤问题,本文对该方案的初级过滤进行了功能验证。结果表明,该方案能够准确截获IP报文,实现对IP报头的初级过滤。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 IP报文分类技术的研究现状及存在问题
• 1.2.1 多域报文分类的研究现状及存在问题
• 1.2.2 字符串匹配的研究现状及存在问题
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的结构安排
• 第二章 基于范围映射和定值映射的五维报文分类算法
• 2.1 多域报文分类问题描述
• 2.1.1 问题定义
• 2.1.2 复杂度分析
• 2.2 经典多域报文分类算法的分析和比较
• 2.2.1 Cross-producting算法
• 2.2.2 Set-pruning Trie算法
• 2.2.3 Hicuts算法
• 2.2.4 RFC算法
• 2.2.5 小结
• 2.3 基于范围映射和定值映射的五维报文分类算法
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 MRGP算法思想
• 2.3.3 MRGP算法描述
• 2.3.4 MRGP算法分析
• 2.4 对比实验
• 2.4.1 性能指标
• 2.4.2 实验环境
• 2.4.3 实验结果及分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 快速跳跃的Wu-Manber多模式精确字符串匹配算法
• 3.1 字符串匹配问题描述
• 3.1.1 问题定义
• 3.1.2 复杂度分析
• 3.2 经典字符串匹配算法的分析和比较
• 3.2.1 KMP算法
• 3.2.2 BM算法
• 3.2.3 AC算法
• 3.2.4 WM算法
• 3.2.5 小结
• 3.3 快速跳跃的Wu-Manber多模式精确字符串匹配算法
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 FSWM算法思想
• 3.3.3 FSWM算法描述
• 3.3.4 FSWM算法分析
• 3.4 对比实验
• 3.4.1 性能指标
• 3.4.2 实验环境
• 3.4.3 实验结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 一种可硬件实现的IP报文截获方案
• 4.1 IP报文分类实现技术分析
• 4.2 一种可硬件实现的IP报文截获方案
• 4.2.1 初级过滤模块
• 4.2.2 深度过滤模块
• 4.3 IP报文截获方案验证
• 4.3.1 方案原型验证系统
• 4.3.2 第一阶段系统验证环境
• 4.3.3 第一阶段系统验证结果
• 4.3.4 下一阶段工作
• 4.4 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢