基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配改進算法的開題報告

基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配改進算法的開題報告一、選題背景和意義：在計算機網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包經(jīng)常需要進行過濾處理，以保證網(wǎng)絡(luò)的安全性、流量控制、流量分析和流量優(yōu)化等目的。Linux操作系統(tǒng)提供了一個內(nèi)核級別的網(wǎng)絡(luò)包過濾器，叫做Netfilter，它使用iptables這個命令行工具來控制數(shù)據(jù)包的過濾。對于流量控制和安全檢查等應(yīng)用層面的需求，可以通過在Netfilter規(guī)則中指定L7-Filter來進行實現(xiàn)。但是，數(shù)據(jù)包匹配過程對于系統(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的并行計算能力，在多個核上同時進行規(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)則匹配改進算法，從而提高規(guī)則匹配效率和速度，增強系統(tǒng)性能，滿足高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理的需求。三、研究內(nèi)容：1、對現(xiàn)有的基于多核處理器的規(guī)則匹配算法進行分析和研究，包括其優(yōu)點、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、性能下降等問題，并提出針對性的改進方案。3、設(shè)計并實現(xiàn)改進的基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配算法，實現(xiàn)算法的并行化與負(fù)載均衡等。4、通過實驗對現(xiàn)有算法和改進算法進行性能比較和評估，驗證算法的有效性和實用性。四、研究方案和方法：1、理論研究：對現(xiàn)有的基于多核處理器的規(guī)則匹配算法和L7-Filter規(guī)則匹配的原理進行分析和研究，總結(jié)其優(yōu)點和不足，為在此基礎(chǔ)上提出改進方案做好準(zhǔn)備。2、實驗驗證：在Linux操作系統(tǒng)中，利用虛擬機搭建測試環(huán)境，設(shè)置測試規(guī)則庫和流量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)現(xiàn)有算法和改進算法的對比測試，并對測試結(jié)果進行分析和評估，驗證算法的有效性和實用性。五、預(yù)期成果：1、對基于多核處理器的規(guī)則匹配算法和L7-Filter規(guī)則匹配的原理進行深入研究，掌握這些技術(shù)的優(yōu)缺點和應(yīng)用范圍。2、提出針對現(xiàn)有L7-Filter規(guī)則匹配的缺陷的改進方案，包括算法并行化、負(fù)載均衡、智能調(diào)度等策略，增強系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。3、實現(xiàn)改進的基于多核處理器的L7-Filter規(guī)則匹配算法，并通過實驗驗證其有效性和實用性。4、論文發(fā)表：完成論文的撰寫和提交，發(fā)表學(xué)術(shù)論文或研究報告。六、進度安排：第一階段：2021年6月-2021年8月1、學(xué)習(xí)相關(guān)知識，對基于多核處理器的規(guī)則匹配算法和L7-Filter匹配原理進行深入了解和學(xué)習(xí)。2、設(shè)計實驗方案，確定測試規(guī)則庫和流量數(shù)據(jù)，確定測試指標(biāo)和評估方法。第二階段：2021年8月-2021年11月1、實現(xiàn)現(xiàn)有基于多核處理器的規(guī)則匹配算法進行對比測試。2、針對現(xiàn)有L7-Filter規(guī)則匹配缺陷，提出改進方案和算法設(shè)計，并進行算法實現(xiàn)和性能測試。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、文獻綜述、技術(shù)方法和實驗結(jié)果等部分。2、修正和整理論文，并提交論文。七、參考文獻：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