基于通用pc平台的流量测量方法的研究与评估

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1、湖南大学硕士学位论文基于通用PC平台的流量测量方法的研究与评估姓名：韩健申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：张大方;王泽平20100421基于通用PC平台的流量测量方法的研究与评估摘要网络流量测量是了解网络流量特征的重要手段之一。网络流量监测分析可以获取网络行为特征，检测网络异常状况，发现网络瓶颈，并根据详细的流量信息实现故障定位和恢复。从实现方法的角度，目前所存在的流量测量方法可分为两大类：基于硬件的测量方法和基于通用PC平台测量方法。基于硬件的测量方法由于在高速链路的环境下具有了巨大的性能优势，一般为大型开发商和运营商

2、所用。但是因为其价格比较昂贵，大多数的中小企业还是选用基于通用PC的流量监测方法。然而，随着网络速率的不断提高，基于通用PC平台的流量监测因为受到操作系统和硬件性能的限制，不能满足高速链路流量监测的需求。目前作为流量测量研究热点的流采样技术和高速链路数据包捕获技术在通用PC平台下同样也面临着巨大的挑战。本文深入调研了网络流量监测方法，分析了基于通用PC的流采样技术和高速链路的数据包捕获技术，主要工作如下：(1)提出了混合采样的大流估计方法。针对目前基于通用PC平台流量测量方法无法实现维护和存储每流状态的问题。本文结合自适应采样方

3、法，提出了一种混合采样的大流估计方法，即通过预测当前流量状况自动调节采样概率和设置流大小阀值来判断和识别大流对象以提高采样的准确性并减少存贮空间。理论上给出了算法的流大小的无偏估计，相对误差的上界以及时间和空间复杂度。实验结果显示算法能够很好的调节采样概率，准确的识别大流对象。(2)评估了基于通用PC的高速链路数据包捕获方法。常用数据包捕获方法有Libpcap，libpcapmmap，基于内核的数据包捕获方法以及基于共享内存的数据包捕获方法。然而由于操作系统和硬件的影响，不同的捕获方法在可操作性和实际应用上有所不同。本文通过实验

4、对这四种数据包捕获方法进行评估，并且分析了NAPI模式和中断模式对数据包捕获方法的影响。实验表明流量大且小包多的环境下，NAPI模式对数据包捕获有很大的改善，而当大包多的情况下特别是256Bytes以上的数据包比较多的时候，采用中断的方式捕包性能更高。(3)设计并实现了流量监测分析子系统。主要设计和实现了子系统的核心部分流量分析模块，完成了基于流级和数据包级的流量监测分析等。该系统目前已经运行在实际网络环境中。关键词：流量监测与分析；大流；自适应采样；数据包捕获：Il丁程硕一卜学位论文AbstractNetworktraffic

5、monitoringi8Olleofthemostimportantmeasurestocomprehendnetworktrafficcharacteristics．ItcanhelpUStoacquirenumerousinformationaboutnetworktraffic，suchasgettingnetworkbehaviorcharacteristics，detectingabnormaltraffic，discoveringnetworkbottlenecks，locatingandrecoveringnetw

6、orkfaultandSOOn．Therearetwomajortrafficmonitoringmethodstoimplementthetrafficmeasurement：hardware．basedmeasurementmethodandpc—basedmeasurementmethod．Hardware．basedmeasurementmethodisusuallyadoptedbylargerdevelopercorporationsandISPsforitsexcellentperformanceunderhigh

7、speedlink，whilemostsmallandmediumenterprisesprefertousepc-basedmeasurementmethod．However，withincreasingdevelopmentofnetworkspeed，pc—basedmeasurementmethodisinsufficientfortrafficmonitoringunderhighspeedlinkduetolimitationofoperatingsystemandhardware．Hence，asahotpoint

8、oftrafilemonitoringatpresent，flowsamplingandhigh．speedpacketcapturetechnologyencountermanychallenges·Inthisthesis，trafficmonitoring