基于多核平台的P2P DPI算法研究与实现

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随着互联网技术的发展与网络带宽的不断增大,各种新的网络技术不断出现。P2P(Peer-to-Peer)技术的出现在互联网产生的初期,一开始并不为人所关注。然而随着互联网全面进入宽带时代,P2P开始迅速地发展。与传统的C/S(Client/Server)网络架构不同,P2P具有非中心化的特点,网络内的每一个节点既是客户端也是服务端,既获取资源,又提供资源,这使网络资源的传播更加迅速和便捷。P2P网络还具有强扩展性和高鲁棒性。随着P2P技术的发展,越来越多的网络应用采用P2P技术,包括文件共享,视频传输,VoIP(Voice over IP)电话等。P2P技术在给人们带来便利的同时,也带来了许多问题,其中最主要的就是网络带宽恶意占用及信息安全问题。   DPI(Deep Packet Inspection)技术是目前网络流量监控的一种关键技术。它可以进行深入到报文载荷的深度检测,可以识别具体报文内容,实现流量控制及安全检查。将DPI技术用于P2P流量的监控与过滤是当下信息安全监控监管重要应用。而P2P网络流量的海量性,对于DPI系统的性能提出了巨大的挑战。传统的单核处理器在DPI实现上不可避免遇到了处理性能的瓶颈。而多核处理器提供了更高的并行计算能力,对于DPI的实现是一个很好的选择。   本文研究如何在多核平台上实现高效的DPI检测算法和方案,用于对P2P流量进行准确快速的识别。主要研究工作如下:   1.对P2P技术的发展与应用进行了深入调研,对DPI技术进行了比较与总结,对P2P业务的检测技术进行了调研和比较。通过分析与对比,提出在多核平台下使用DPI技术进行P2P业务检测的研究必要性。   2.对当前被广泛应用于P2P业务中的Kademlia协议进行了详细的分析,并对流行的多种使用Kademlia协议的P2P应用进行了协议特征的分析,包括BitTorrent、BitComet、eMule等在国内被广泛使用的P2P软件。总结出这些P2P业务的特征,并根据这些P2P应用的特征设计了对应的识别与控制方法。   3.对多核平台的原理与特点进行了深入的研究,并对现有的用于多核检测的DPI调度算法进行了详细的总结与分析。在此基础上,提出了两种改进的包调度算法:改进算法一和改进算法二。结合多核系统的特点,设计了一个适用于多核P2P DPI检测的系统框架,该框架具有良好的检测性能和好的可扩展性。   4.在Tilera公司的TILE64多核平台上分别实现了直接哈希算法、改进算法一和改进算法二的设计、实现及测试。对相同条件下三种算法的测试结果进行了分析与对比。最后测试的结果表明,改进算法一和改进算法二在不同程度上提高了P2P DPI检测系统的性能。
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