利用域转换的三态内容寻址存储器报文分类算法

针对基于三态内容寻址存储器(TCAM)的报文分类存在范围扩张导致空间利用率较低的问题,提出了一种利用域转换的报文分类算法(DTRM).首先将规则集独立的范围预编码算法中范围规则编码所需的比特数量由2k-1替换为任意值,从而能够利用TCAM中的所有冗余位进行编码,实现新范围域的构建,然后利用范围规则的分布特征,以规则集能够表示为较少的TCAM表项为原则,设计域转换函数,将规则集原始范围域转换为新构建的范围域.报文分类时,利用域转换函数将报文头部转换为新构建范围域中的某一数值或范围,并与TCAM表项进行并行比较,最终得到分类结果.仿真结果表明,与并行报文分类算法相比,DTRM算法的范围扩张因子由1.6减少至1.21,TCAM空间利用率由63％增加至82％,同时支持规则的增量更新.     

基于TCAM的二维前缀报文分类算法

报文分类已成为保障网络应用的服务质量及安全性的重要手段，而二维的前缀报文分类则是其中最为常用的．通过对规则冲突的分析，提出了一个基于三态内容可寻址存储器(TCAM)的二维前缀报文分类算法，该算法借助TCAM的并行查找能力，在一个指令周期内找到前缀的最长匹配，采用内存映像及相关数据结构消除了规则之间的冲突，实现了快速的二维前缀分类查找．与其他二维分类算法相比，该算法具有最小的查找时间复杂度和较小的内存空间复杂度．     

一种支持TCAM规则更新与压缩方法

提出了一种TCAM空间划分和规则压缩相结合的方法,使得OpenFlow网络在支持实时更新的同时能采用小容量的TCAM芯片来存储网络中的规则.所提方法将TCAM芯片空间划分为实时更新区和压缩存储区,实时更新区处在TCAM芯片的前部,用于存放中央控制器发送过来的实时更新规则.后台服务器以一定的时间周期将TCAM芯片中的实时更新区的规则以及压缩存储区中的规则进行压缩,并将压缩后的规则存入TCAM的压缩区,保持实时更新区具有空间接收实时更新规则.分析了区间划分的比率问题,并利用ClassBench工具产生原始规则集进行了仿真实验,实验结果验证了本文方法的有效性.     

三态内容寻址存储器与多核网络处理器结合的IP查找加速模型

提出了一种三态内容寻址存储器(TCAM)与多核网络处理器(NP)相结合的IP报文路由查表加速模型.将前缀长度大于24的表项存放在硬件TCAM中;将前缀长度小于等于24的转发表项组织成压缩的二叉树形式,依据该数据结构截取其中部分表项并存放在硬件中,将其他部分存放在NP的2级缓存中,并将该部分的内存地址索引存放在TCAM中以加速查找;在静态随机存储器中存放转发信息,以最大限度地减小NP报文查表所需访存时延.结果表明：所提出的报文处理模型的可扩展性强,当路由表规模扩大时,其存储资源开销几乎不增加;而利用NP的多线程特性,其报文转发的理论吞吐量可达100 Gb/s的级别,能够满足现有核心路由器的转发需求.     

基于FPGA技术的网络包头分类的研究

在基于FPGA技术的入侵检测系统的研究中,提出了一类结合三态内容可寻址内存(TCAM)和普通存储器(RAM)的网络包包头分类方案.将检测规则编号并位图化,使用RAM存储与包头结构相关的规则位图,通过TCAM上的数据匹配操作,快速关联待分析的网络数据包与入侵检测规则.在Quartus II 5.0上的仿真结果表明,时钟频率100 MHz下的片内分类速度达到1.8 Gbps.     

一种报文二层预处理策略在高速NIDS上的应用

为了降低高速NIDS的丢包率和漏报率,提出一种在NIDS上应用报文二层预处理的策略.在报文二层预处理阶段,分别进行报文头匹配、报文净载部分匹配两层预处理,将可疑报文争对应的候选规则反馈给全报文匹配模块.在全报文匹配模块中只匹配候选规则,以降低NIDS的规则匹配开销.实验结果表明,应用该策略后,在高速网络环境下能降低Snort 2.8的丢包率50%以上,降低漏报率60%以上.     

SDN流表更新的调度与快速响应

软件定义网络(SDN)中,流表规则匹配域之间相互重叠,使得流表更新问题变得复杂。一条更新规则往往会触发多条三态内容寻址存储器(TCAM)表项移动,导致更新时间长。另外,现有SDN交换机采用的TCAM多为单端口设计,当TCAM进行流表更新时,数据包查找会被阻塞,导致数据平面的转发性能受到影响。因此,如何实现快速更新并保障数据包查找,是提高网络性能的一个重要研究问题。该文以采用TCAM查找方案的SDN交换机为硬件基础,设计并实现了流表更新系统。多个网络应用的更新经过前端整合并同时下达时,系统对规则之间的依赖关系进行高效检测,赋予延时需求高的规则高优先级,使其能得到快速响应。该更新算法不会阻塞TCAM查找,可以实现查找和更新穿插执行。实验结果表明：通过采用不同的调度策略,系统性能在更新优先策略与查找优先策略之间取得了平衡。     

一种应急环境下无线传感网节点接入与定向扩散方法

针对应急环境中的灾难发生特点和救援工作要求,提出了一种无线传感网移动节点接入和定向扩散路由方法.首先设计了一种基于竞争型MAC协议的移动节点接入和链路维护机制,对定向扩散协议的兴趣扩散算法和兴趣封装进行了改进;然后,基于这种兴趣有效传播路径判定规则,建立和维护动态链路.仿真实验结果表明,移动节点的接入方法高效可靠,所用的接入机制在节点能量消耗、信号传输延时和网络吞吐量等方面都具有明显优势.采用兴趣有效传播路径判定规则的定向扩散路由算法只在局部网络内进行兴趣的准确扩散,转发的兴趣报文数量较少,且随着传感器节点总数的增多,兴趣报文数量的变化较小.     

IP报文分类识别中的神经网络集成技术研究

Internet网络应用的发展要求路由器支持服务质量(QoS)控制,一个公共的要求是路由器能够基于报文头的某些字段对报文进行分类.本文针对IP报文分类提出了一种结合IP报文头特征和多级神经网络集成技术的IP报文分类识别方法.并在此基础上给出了相应的算法.     

基于WinPcap的网络数据解析及其实现

WinPcap为Win32平台下网络数据的捕获与过滤提供了强大的接口,为了得到所需的信息,必需对所捕获的数据进行解析与还原.在研究WinPcap捕获网络数据基本流程的基础上,分别对802.3数据帧、IP报文、TCP报文和HTTP报文的分析与还原技术进行了详细阐述,并重点对HTPP报文的解析进行了实现.