基于前缀分组表的位向量流分类算法及应用研究

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1、单位代码：10359密级：公开学号：201111091640分类号：TP393.0HefeiUniversityofTechnology硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目：基于前缀分组表的位向量流分类算法及应用研究学位类别：学历硕士专业名称：计算机软件与理论作者姓名：贺亚威导师姓名：侯整风教授完成时间：2014年4月万方数据合肥工业大学学历硕士学位论文基于前缀分组表的位向量流分类算法及应用研究作者姓名：贺亚威指导教师：侯整风学科专业：计算机软件与理论研究方向：信息安全理论与技术2014年04月万方数据ADissertat

2、ionSubmittedfortheDegreeofMasterResearchandApplicationofbitvectorflowclassificationalgorithmbasedontheprefixgroupingtableByHeYaweiHefeiUniversityofTechnologyHefei,Anhui,P.R.ChinaApril,2014万方数据万方数据万方数据万方数据致谢时光飞逝，历时三年的研究生学习生涯即将过去，在这段日子里，留下了许多美好的回忆。值此论文完成之际，对曾经帮助和关心过我的老师和同学们致以衷心

3、的感谢。感谢我的导师侯整风教授。侯老师渊博的知识、严谨求实的治学态度、深厚的学术功底、敏锐的洞察力和诲人不倦的师长风范，是我今后学习的榜样。在研究生学习期间，侯老师对我思想上、学习上的循循善诱和淳淳教诲，以及在生活上的关怀和照顾，使我终身受益。在侯老师的指导下，我顺利完成了论文的研究和撰写，在此，再一次对恩师致以崇高的敬意和衷心的感谢。我还要感谢本实验室已经毕业的的师兄师姐们，他们给我留下了无比宝贵的财富。感谢与我共同奋斗的林振宇，杨阳，刘栋琦，孟毛广，吴亮亮，张浩。非常感谢实验室的老师，跟他们的交流让我学到很多，感谢他们在各方面给我无私的帮助和

4、带来的快乐!最后要特别要感谢我的父母及所有的亲人，我知道如果没有他们的支持就没有我的今天，我也深知对于他们的爱我需要用一生去回报，所以此时此刻我希望顺利地完成学业，争取更大的成功，给他们一点欣慰。衷心地感谢所有帮助过我的老师、同学和朋友、关心过和帮助过我的人，没有他们对我的关注，就没有我今天的任何成绩。感谢合肥工业大学，她给我的人生添上了浓烈的一笔，给我了一个更新更高的起点，让我更加从容自信地面对未来的挑战！感谢各位评审专家、答辩老师，谢谢你们！作者：贺亚威2014年4月I万方数据摘要随着计算机网络的高速发展，对网络设备的数据处理能力要求也越来越

5、高。流分类技术将数据包按照指定的规则分类，从而提高网络设备的处理和转发速度，是防火墙和UTM网关等网络设备的关键技术。目前，流分类研究主要集中在多维、大规模规则库下如何提高流分类的时空效率。本文介绍了流分类技术的研究背景和现状，以及经典的流分类算法，包括BV算法、ABV算法、AFBV算法、RFC算法等，并分析和比较了这些算法的时间和空间性能。针对ABV算法空间开销大，AFBV算法时间效率低，本文提出基于前缀分组表的位向量流分类算法——PBV。PBV算法采用分步查找，首先在前缀分组表和位向量图中进行查找，并将两次匹配结果取交集；然后将数据包的协议字

6、段与交集中的规则逐一匹配，得到最终分类结果。通常规则库中可能存在多个规则对应相同的IP地址前缀。PBV算法首先按源/目的IP地址前缀，将规则库所有规则划分成若干个前缀分组，使得规则库中的多个规则映射为前缀分组表中的一个分组，从而使前缀分组表的规模远小于规则库的规模，用前缀分组表取代原来的规则库，提高了匹配效率。对源/目的端口号字段进行值域划分，建立位向量图，无需进行位向量聚合，减少了内存开销。最后，基于Linux系统Netfilter框架，设计并实现了基于PBV算法的流分类器，并应用于UTM网关。对PBV算法的性能进行了测试，实验结果表明，PBV

7、算法在大规模规则库下具有良好的时间和空间性能。关键词：流分类，前缀分组表，ABV，AFBV，PBVII万方数据ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcomputernetworks,thehigherdataprocessingabilityisrequiredinthenetworkdevice.Theflowclassificationcanincreasethespeedofprocessingandforwardingofnetworkdevicewhichcanclassifythedatapacketina

8、ccordancewiththespecifiedrulesanditisthekeytechnologyoffirewallsandU