基于netfpga的网络流量分类技术研究和实现

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第I页基于NetFPGA的网络流量分类技术研究和实现2011邓悄硕士通信与信息系统周金治副教授西南科技大学硕士研究生学位论文第II页ClassifiedIndex:TP393U.D.C:621.39SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchandimplementationofnetworktrafficclassificationtechnologybasedonNetFPGAGrade:2011

2、Candidate:DengQiaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:CommunicationandInformationSystemSupervisor:ZhouJinzhiDec12,2014西南科技大学硕士研究生学位论文第III页独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的

3、材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文第IV页摘要随着互联网的发展，越来越多的新型应用应运而生，在方便人们使用时，也使得带宽资源分配不合理；同时互联网的开放性使

4、得各种垃圾应用与病毒对网络环境造成威胁。为了解决这些问题，需要对网络进行有效的监督和管理，增强网络可控性，保障网络安全与服务质量。而网络流量分类技术作为带宽管理、信息安全、内容审计等方面的关键技术之一，可以帮助研究人员了解网络流量分布、允许网络运营商优先传输重要数据、识别计算机病毒、预防并阻止网络犯罪行为的发生。因此，网络流量分类技术已成为研究热点。本文采用斯坦福大学开发的NetFPGA平台，运用软硬结合的方式，在网卡端实现基于深度包检测的流量分类技术，以解决当前分类技术速度慢、低吞吐率的问题。根据正则表达式匹配原理，

5、首先分析多个表达式之间相关性，设定重组膨胀率与组合状态数上限，消除冗余状态数，完成了多个表达式的重组工作；针对表达式自身结构，设定状态数增长率参数，完成了表达式结构优化工作，解决歧义匹配；分析三种扫描算法的优缺点,结合One-Pass扫描算法，实现了报文匹配方式的改进。其次分析Wireshark抓取的数据包信息与L7-fliter特征库，总结典型应用的特性并通过正则表达式进行描述，提供特征集。最后根据NetFPGA特点，在数据通道的输入仲裁模块与输出端口查询模块间插入了自定义分类架构，实现网络报文的应用层信息提取，并根

6、据维护在SRAM中的正则表达式状态转移表，实现了应用层协议特征的匹配与标识，达到高速分类的效果。实验结果表明，改进的正则表达式算法在DFA状态总数与匹配时间消耗上都达到一个合理的范围。基于NetFPGA实现的分类技术，在吞吐率方面远远高于现有软件实现的分类技术，协议匹配精度也较高。关键词：NetFPGA正则表达式确定性有限状态机深度包检测西南科技大学硕士研究生学位论文第V页AbstractWiththedevelopmentofinternet,moreandmorenewapplicationsemerged,whe

7、npeopleuseconveniently,itmakesthebandwidthresourceallocationisnotreasonable;uselessapplicationandvirusposesathreattotheenvironmentofthenetwork.Inordertosolvetheseproblems,networkneedeffectivesupervisionandmanagementtoenhancethecontrollability,safetyandthequality

8、ofservice.Asakeyofbandwidthmanagement,informationsecurity,contentaudit,thenetworktrafficclassificationcanhelpresearchersunderstandtheoccurrenceofnetworkflowdistributi