高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文以傳統(tǒng)捕包平臺(tái)為研究對(duì)象，著重分析了數(shù)據(jù)拷貝、硬件中斷對(duì)捕包性能的影響，得出了影響其性能的關(guān)鍵因素，并根據(jù)“零拷貝”的概念提出了改進(jìn)的方法，并對(duì)協(xié)議棧的并行進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。然后對(duì)提出的改進(jìn)方法加以具體的實(shí)現(xiàn)，初步解決了在大流量的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里主機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的捕獲和實(shí)時(shí)處理能力這一網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品的瓶頸問(wèn)題，最后通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方法的可行性。 所謂“零拷貝”，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是指在某節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)任何內(nèi)存間的拷貝。為了

2、實(shí)現(xiàn)零拷貝的目標(biāo)，首先要解決的就是內(nèi)存映射問(wèn)題。本文采用的方法是：通過(guò)內(nèi)核態(tài)的一個(gè)程序進(jìn)行間接映射，既避免了內(nèi)核空間必須連續(xù)分配且分配的數(shù)量有限的問(wèn)題又減少了地址轉(zhuǎn)換帶來(lái)的麻煩。 接下來(lái)，對(duì)地址翻譯問(wèn)題進(jìn)行了解決。本文是通過(guò)一個(gè)虛擬設(shè)備模塊實(shí)現(xiàn)地址翻譯的，通過(guò)對(duì)它的使用使得上層用戶(hù)和網(wǎng)卡都能得到自己需要的目的地址。隨即對(duì)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序也進(jìn)行了改進(jìn)，主要集中在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡收、發(fā)包中斷處理函數(shù)的改進(jìn)，通過(guò)改進(jìn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)卡內(nèi)的傳輸路徑，達(dá)到

3、零拷貝的目的。 最后，對(duì)協(xié)議棧的并行進(jìn)行了初步地嘗試。本文采用的是多線程技術(shù)在SMP平臺(tái)上連接級(jí)別的數(shù)據(jù)并行方式，滿足了TCP協(xié)議上下文信息相關(guān)的要求,并使各個(gè)處理器盡可能的忙碌，達(dá)到了并行的目的。 改進(jìn)后的捕包平臺(tái)，減少甚至避免了內(nèi)存拷貝的發(fā)生，對(duì)硬件中斷模式也進(jìn)行了控制，同時(shí)對(duì)協(xié)議棧進(jìn)行了并行處理。在給定的條件下，測(cè)試結(jié)果表明改進(jìn)后的捕包平臺(tái)，不論是在收包速度峰值還是在捕包能力上，都是傳統(tǒng)捕包平臺(tái)的三倍，使捕獲性能有