基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配改進(jìn)算法的開題報(bào)告

基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配改進(jìn)算法的開題報(bào)告一、選題背景和意義：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包經(jīng)常需要進(jìn)行過(guò)濾處理，以保證網(wǎng)絡(luò)的安全性、流量控制、流量分析和流量?jī)?yōu)化等目的。Linux操作系統(tǒng)提供了一個(gè)內(nèi)核級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)包過(guò)濾器，叫做Netfilter，它使用iptables這個(gè)命令行工具來(lái)控制數(shù)據(jù)包的過(guò)濾。對(duì)于流量控制和安全檢查等應(yīng)用層面的需求，可以通過(guò)在Netfilter規(guī)則中指定L7-Filter來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。但是，數(shù)據(jù)包匹配過(guò)程對(duì)于系統(tǒng)的性能影響較大。在傳統(tǒng)的單核CPU系統(tǒng)中，由于Netfilter運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)中，采用一條一條的規(guī)則逐一匹配數(shù)據(jù)包，效率較低，難以滿足高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理的需求。因此，為了提高數(shù)據(jù)包匹配的效率和速度，近年來(lái)涌現(xiàn)出許多基于多核處理器的規(guī)則匹配算法，如TOMOYO、Suricata等。這些算法利用多核CPU的并行計(jì)算能力，在多個(gè)核上同時(shí)進(jìn)行規(guī)則匹配，從而提高規(guī)則匹配的效率。本文將圍繞基于多核處理器的規(guī)則匹配算法展開研究，探究如何提高L7-Filter規(guī)則匹配的效率和速度。二、研究目的：本文旨在探究基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配改進(jìn)算法，從而提高規(guī)則匹配效率和速度，增強(qiáng)系統(tǒng)性能，滿足高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理的需求。三、研究?jī)?nèi)容：1、對(duì)現(xiàn)有的基于多核處理器的規(guī)則匹配算法進(jìn)行分析和研究，包括其優(yōu)點(diǎn)、不足和適用范圍等。2、分析當(dāng)前L7-Filter規(guī)則匹配的缺陷，主要包括匹配速度慢、性能下降等問(wèn)題，并提出針對(duì)性的改進(jìn)方案。3、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配算法，實(shí)現(xiàn)算法的并行化與負(fù)載均衡等。4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)有算法和改進(jìn)算法進(jìn)行性能比較和評(píng)估，驗(yàn)證算法的有效性和實(shí)用性。四、研究方案和方法：1、理論研究：對(duì)現(xiàn)有的基于多核處理器的規(guī)則匹配算法和L7-Filter規(guī)則匹配的原理進(jìn)行分析和研究，總結(jié)其優(yōu)點(diǎn)和不足，為在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)方案做好準(zhǔn)備。2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：在Linux操作系統(tǒng)中，利用虛擬機(jī)搭建測(cè)試環(huán)境，設(shè)置測(cè)試規(guī)則庫(kù)和流量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有算法和改進(jìn)算法的對(duì)比測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)估，驗(yàn)證算法的有效性和實(shí)用性。五、預(yù)期成果：1、對(duì)基于多核處理器的規(guī)則匹配算法和L7-Filter規(guī)則匹配的原理進(jìn)行深入研究，掌握這些技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。2、提出針對(duì)現(xiàn)有L7-Filter規(guī)則匹配的缺陷的改進(jìn)方案，包括算法并行化、負(fù)載均衡、智能調(diào)度等策略，增強(qiáng)系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。3、實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配算法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其有效性和實(shí)用性。4、論文發(fā)表：完成論文的撰寫和提交，發(fā)表學(xué)術(shù)論文或研究報(bào)告。六、進(jìn)度安排：第一階段：2021年6月-2021年8月1、學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，對(duì)基于多核處理器的規(guī)則匹配算法和L7-Filter匹配原理進(jìn)行深入了解和學(xué)習(xí)。2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定測(cè)試規(guī)則庫(kù)和流量數(shù)據(jù)，確定測(cè)試指標(biāo)和評(píng)估方法。第二階段：2021年8月-2021年11月1、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有基于多核處理器的規(guī)則匹配算法進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。2、針對(duì)現(xiàn)有L7-Filter規(guī)則匹配缺陷，提出改進(jìn)方案和算法設(shè)計(jì)，并進(jìn)行算法實(shí)現(xiàn)和性能測(cè)試。第三階段：2021年11月-2022年1月1、撰寫論文，包括論文結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)綜述、技術(shù)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等部分。2、修正和整理論文，并提交論文。七、參考文獻(xiàn)：1.RobilDaher,NizarBouabdallah,andSamerLahoud.Paralleloptimizedregularexpressionmatchingfordeeppacketinspection.ACMTransactionsonArchitectureandCodeOptimization,16(2):22:1-22:20,2020.2.HuQingfang,LiBo,andLiMian.Anenhancedmulti-coreprocessor-basedDPIsystem.JournalofCentralSouthUniversity,25(1):61-73,2018.3.MohitP.TahilianiandRajendraM.Patrikar.Efficientrulematchingtechniquesfornetworkintrusiondetectionsystems.InternationalJournalofSecurityandNetworks,6(1):39-58,2011.4.ZhiyongXiong,ZhifengZhang,andJianpingWu.HPLW:high