基于Linux的高性能网络数据捕获技术研究

以Linux操作系统中BPF数据包捕获机制为研究对象,着重分析了高速网络环境下数据拷贝、频繁硬件中断对数据包捕获性能的影响．结合“零拷贝”思想,提出一种使用带缓存的内核协议簇PF—RING机制,详细介绍了PF—RING在Linux核心下的实现．仿真实验验证了该方法的可行性．     

认知无线电网络中动态频谱分配策略的收费方案

针对认知无线电网络中的动态频谱分配策略,考虑次级网络的响应性能,令中断传输的次级用户数据包立即离开系统.通过构造个人收益函数,基于可观察排队情形,给出均衡状态下系统中次级用户数据包的数量阈值,并建立一个带有传输中断的有限容量排队模型.基于Poisson 过程,建立转移率矩阵,导出次级用户数据包的平均响应时间,系统吞吐量和频谱切换率等性能指标.为了实现动态频谱分配的社会最优,面向次级用户提出频谱接入的收费方案,并给出该收费方案的数值结果.     

基于包交叉分组间隔质心双盲流水印技术

针对基于数据包间隔时间流水印技术中存在的同步机制弱、且缺乏可靠自纠错方法的问题,提出基于包间隔时间交叉分组的流水印技术.本方法通过将传输时间影响分散化,抵抗数据包在传输中遭遇的抖动干扰问题;通过约束数据包的传输时间满足网络中常规数据包的传输时间分布,提高水印的抗检测性;通过利用卷积码将水印序列进行扩展后再传输,实现流水印的有限自纠错;通过基于滑窗的算法动态判定数据包分组边界,实现流水印的盲追踪、并可抵御数据包在传输过程中可能出现的丢失或合并影响.理论分析与实验数据均表明:本方法可在较高阈值范围情况下准确检测出水印的存在性,抵御一般性的第三方试探性检测,具有较强的鲁棒性与隐蔽性.     

一种适用于空间DTN网络的高效可靠传输方法研究

容迟容断网络(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN)可工作于长延时、频繁中断以及非对称速率环境下的特点,使其能匹配卫星等空间节点的通信传输要求,并适应近地空间信息系统组网.在DTN网络中,可通过ARQ(Automatic Repeat reQuest)机制(如LTP红色传输模式)、差错控制编码(如束协议下的差错编码机制)等多种方式来保障数据的可靠传输,但当空间传输条件恶劣(例如链路频繁中断、高误码率等),令传输过程中丢包严重或接收到大量错误包时,将极大降低上述方式的传输效率.为提高传输效率并考虑到DTN覆盖网络协议架构的设计思想,提出应用层信道编码与ARQ机制结合的混合可靠传输方案.一方面,通过在应用层添加信道编码增加纠错能力以减少重传,同时结合ARQ机制,使得在信道条件恶劣、丢包或错包现象严重时,也能收到足够的数据包进行解码,从而提高传输效率;另一方面,基于DTN网络的覆盖网络协议架构,在应用层加入信道编码,可使得该方案兼容下层不同传输协议.仿真实验结果表明,提出的混合方案可以提高DTN下的可靠传输效率,且随着信道条件不断变差,与单纯ARQ方案相比,完成传输所需时间更短、传输效率更高.     

IP数据包传输稳定性测试技术研究与开发

针对IP数据包在大型网络上传输可能遇到的数据包时延、数据包重复、数据包丢弃、数据包、顺序偏移、数据包错误等多种损伤或情况，研究了IP数据包传输稳定性测试技术，提出了适用于网络设备IP数据包传输稳定性测试的测试用例设计方法并进行测试用例设计，开发了传输稳定性测试工具，运用该工具对网络设备IP数据包传输稳定性进行了测试。     

IP数据包传输稳定性测试技术研究与开发

针对IP数据包在大型网络上传输可能遇到的数据包时延、数据包重复、数据包丢弃、数据包顺序偏移、数据包错误等多种损伤或情况，研究了IP数据包传输稳定性测试技术，提出了适用于网络设备IP数据包传输稳定性测试的测试用例设计方法并进行测试用例设计，开发了传输稳定性测试工具，运用该工具对网络设备IP数据包传输稳定性进行了测试。     

高速IDS中一种改进的数据包捕获方法的研究

在大的网络流量环境和中断批处理的情况下,数据包捕获的丢包率出现了急剧地上升.如何降低数据包捕获的丢包率是高速IDS研究的难点之一,针对这一问题,提出了一种改进的数据包捕获方法,它将Libpcap整合到Linux内核中,并结合了基于NAPI的自适应轮询方法和Linux的内存映射机制,减少了中断与系统调用的开销.实验证明,在数据包长度较小的情况下,所提方法可有效降低丢包率和CPU占用率,从而改善了包捕获的性能.     

面向自动需求响应的高速窄带电力线通信应用层

实现电力系统自动需求响应的高速窄带电力线通信(high-speed narrowband power line communication,HNPLC)系统亟需实用、高效的应用层设计来支撑各类响应服务。该文面向自动需求响应服务,定义了双向互动的HNPLC应用层协议架构,并结合系统的多分类服务需求,提出一种综合考虑数据包优先级权重、数据包传输效率和服务等待时间的基于动态优先级的应用层服务响应机制。在构建的跨层HNPLC仿真平台中验证了协议架构的合理性,且计算机仿真结果表明,提出的基于动态优先级的服务响应机制可明显提升HNPLC传输性能,满足自动需求响应的服务要求。     

多包传输机制下航空发动机分布式控制系统故障检测

考虑航空发动机分布式控制系统中,传感器与控制器间采用多包传输机制,传感器节点将测量数据封装为多个数据包发送给控制器,在每一采样时刻,同时产生的多个数据包只有一个能够发送,不能发送的数据包则被数据总线丢弃,针对这种情况,设计了神经网络预估器,用预估值来更新未被传输的数据包,使多包传输分布式控制系统"变为"单包传输分布式控制系统,建立了基于状态预估的多包传输分布式控制系统模型,构建了相应的故障观测器,将观测器误差系统看成一个离散周期系统,并应用周期系统稳定性理论推导了神经网络预估器和故障观测器能够稳定工作的条件。最后,给出了具体的故障检测步骤,仿真结果验证了所提出的故障检测算法的有效性。     

基于M/M/1/n的传感器网络sink节点过载性能研究

传感器网络sink节点的过载拥塞是影响其应用性能的重要因素.在分析了传感器网络中sink节点的收包过程后,把sink节点的收包过程概括为无线网卡中断处理和数据处理两部分.根据二级串连排队网络的理论,建立了收包过程模型并对此模型进行了过载性能分析,提出了一种自适应包丢弃的过载控制方案,并在Micaz平台上进行测试,测试结果表明该方案能够较好地解决sink节点的过载拥塞问题.     

CDPD系统的切换机制研究

ＣＤＰＤ（ 蜂窝数字分组数据）系统的切换机制不同于模拟蜂窝通信系统和数字蜂窝通信系统。在研究了ＣＤＰＤ系统的无线资源管理规程（ＲＲＭＰ）、移动网络登记协议（ＭＮＲＰ） 和移动网络位置协议（ＭＮＬＰ）的基础上,对ＣＤＰＤ系统的切换机制和切换性能进行了深入的讨论,定量地分析了ＣＤＰＤ 系统的链路中断概率     

基于BCAM的非状态机高速无感截获系统

对网络中流通的数据进行截获分析是限制和打击网络黑客和网络犯罪的重要手段。然而目前基于有限状态机的截获算法由于实现成本和复杂度的限制,吞吐量较低,难以满足网络核心级的截获速度要求。该文以高速无感截获为目标,利用基于BCAM(b inary con ten t access ib le m em ory)的非状态机结构提出了一种可实现无感截获的高效易行方案。该方案从减少系统成本和实现复杂度出发,通过原创性地采用BCAM避开了设计状态机所需的复杂硬件结构,使方案更简洁高效,同时降低了系统成本,实现了汉字的高速过滤截获,能满足网络核心级,例如O c48链路速度(即2.5G b/s)无感截获系统的要求。     

一种基于linux软中断机制的计费网关系统

为了找到一种既有较高的系统性能,又有丰富控制功能的合理计费系统,分析了目前校园网的几种计费模式及其优缺点. 针对目前应用最广泛的计费网关模式分析了linux网络协议栈对数据包的处理流程,提出了一种通过软中断机制的数据包获取方法,即通过重新定义处理数据包的软中断tasklet接管原系统对数据包的处理;后续处理加入自己需要的一些对数据包的控制模块,实现了一种兼顾性能和控制的合理的计费网关系统.     

单向传输中丢包的相关性研究

随着单向传输技术在组播、安全隔离与信息交换、大数据高速传输以及卫星通信中的广泛应用,单向传输的性能和可靠性等问题成为单向传输应用中重点关注的问题。通过对单向传输中丢包数据的分析,得出丢包与传输速率、数据包负载的相关性,并对丢失数据包间相关性构建丢包模型。这对减少单向传输中的丢包,提高单向传输性能,以及单向传输中纠错编码方案的选择,具有重要的指导作用。     

基于超空泡混沌预测机制的移动传感网高速传输算法

为解决当前移动传感网高速传输算法中存在跳板节点性能不强及链路抖动频繁等难题,提出了一种基于超空泡混沌预测机制的移动传感网高速传输算法。首先,针对传感节点处于移动状态时拓扑结构难以稳定的问题,采取三角定位方式,构建了能量-惯性修正方法,以完成拓扑结构预测的精确化,实现了节点高速移动状态下的传输链路稳定,减缓了移动传感网的链路抖动;随后,针对移动传感网拓扑形态中存在的超空泡区域,设计角度映射方法,以改善区域内跳板节点寻址状况,从而稳定超空泡区域内链路建立的准确度,提高数据上传稳定性能。仿真实验表明:与当前移动传感网高速传输中常用的启发式高带宽传输(heuristic high bandwidth transmission algorithm,HHBT)算法及拓扑空洞修正传输(topological cavity modified transmission algorithm,TCMT)算法相比,本文算法具有更高的上传带能力与数据传输质量,以及更低的节点平均能耗小和丢包频率低。     

WLAN无漫游组网方式设计与实现

针对无线局域网传统"微蜂窝架构"组网方式下终端漫游时存在的时延增大、丢包和断流等问题,提出了一种软件定义的WLAN无漫游组网方法,通过将多个AP(AccessPoint,无线接入点)虚拟成一个"大虚拟AP"的方式,使终端始终关联在该"大虚拟AP"上,从而使得终端可在AP间无漫游地切换并维持数据通信的连续性。实验结果表明,该方法使终端在切换AP时比传统"微蜂窝架构"组网方式下的漫游具有更快的文件传输速度和更好的稳定性,增强了网络实时性。     

一种基于地理位置预测的高性能路由算法

提出了基于ARIMA预测模型的高效路由算法.该算法中节点通过前向与反向成功转发率、数据传输速率等计算链路的丢包率和期望传输次数来获取干扰感知期望传输时间(i ETT),代替DSR路由算法中的最短跳数判据.并引入ARIMA模型来预测节点下一时刻的运动位置,防止链路频繁断裂造成的网络丢包,并在链路失效之前预先选择最稳定的路径进行数据传输.仿真结果表明,所提路由算法相比DSR判据吞吐量提高6%~9%,平均端到端时延降低2%~6%,提高了网络整体性能.     

应用WinPcap捕获网络数据包

利用网络进行数据传输是一种常用方法，因而寻找一种方法对网络数据包进行可靠地捕捉变得尤为重要．概述了WinPcap的结构组成和实现原理，简单介绍了网络组包过滤器的驱动程序和包捕获操作的重要部件，通过一个应用实例，分别说明了如何利用WinPcap导出函数功能进行捕获网络数据包，并给出了实验结果．