零拷贝技术在网络流量控制系统中的应用

分析数据包的传输过程,分析数据拷贝操作的CPU消耗和时间代价,并研究当前的零拷贝技术PF_RING,设计出一种改进的基于操作系统的零拷贝实现方法,该方法利用Linux的内存共享和DMA技术实现数据包传输过程中内存的零拷贝,同时解决了同步问题,优化了Linux的内存管理,该方法能消除数据包传输过程中内存拷贝对CPU的消耗,缩短数据包行走路径,并进行了测试,结果表明应用零拷贝后系统效率提升明显.     

嵌入式网络实时视频监控系统的设计

基于目前视频监控系统的现状,提出了一个基于嵌入式系统的网络实时视频监控系统.其服务端以S3C2410嵌入式平台为核心、IME6400及附属电路为扩展功能,并采用了嵌入式Linux操作系统.在Linux设备驱动中设计和实现了零拷贝技术,保证了压缩编码后的视频流数据在系统内存中只存在1份实体而无其他的拷贝,这样就提高了系统内存的使用效率,并且减少了CPU的资源消耗.依照RTP协议进行实时视频流传输,同时采用嵌入式Web方式,并且支持ActiveX,用户只需使用IE浏览器就可以完成实时监控.该嵌入式视频监控系统构建灵活,占用资源少,系统效率高,有较高的可靠性和安全性,因此具有较大的市场潜力.     

基于通用PC的千兆流归并系统

isco Netflow在流量监控、网络安全等许多方面得到了广泛的应用.目前高端路由器大都支持Netflow数据输出,但使用路由器来产生Netflow存在输出字段不够丰富、无法定制等弊端.本文设计并实现了一种基于通用PC和普通千兆网卡的高速数据包采集与流归并系统,实时采集千兆链路流量并输出Netflow数据.通过修改网卡驱动,实现了数据包在内存中的零拷贝.通过多索引队列实现负载均衡,系统可将一路网卡流量分配到多个CPU并行处理,有效利用了多CPU的计算资源,大大提高了系统处理能力.系统的流归并模块使用Netflow v9格式,可输出丰富的流信息.测试表明,该系统能够实现单路千兆链路环境下100万pps的数据包采集和流归并.     

基于通用PC的千兆流归并系统

Cisco Netflow在流量监控、网络安全等许多方面得到了广泛的应用.目前高端路由器大都支持Netflow数据输出,但使用路由器来产生Netflow存在输出字段不够丰富、无法定制等弊端.本文设计并实现了一种基于通用PC和普通千兆网卡的高速数据包采集与流归并系统,实时采集千兆链路流量并输出Netflow数据.通过修改网卡驱动,实现了数据包在内存中的零拷贝.通过多索引队列实现负载均衡,系统可将一路网卡流量分配到多个CPU并行处理,有效利用了多CPU的计算资源,大大提高了系统处理能力.系统的流归并模块使用Netflowv9格式,可输出丰富的流信息.测试表明,该系统能够实现单路千兆链路环境下100万pps的数据包采集和流归并.     

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．     

基于虚拟接口的存储网络适配器的设计与研究

提出了一种采用软硬件协同工作,使用以太网作为数据传输媒介的方法构建通用的存储网络适配器,并通过SOC的方式在网络适配器端实现用户级轻量级通信协议VIA.这种存储网络适配器最大限度地降低了通信主机的协议处理开销,减少了数据在通信过程中的拷贝,既保证了与现有网络的兼容,又提高了网络存储性能.模拟测试结果显示这种新型存储网络适配器与普通网络适配器相比能将传输延迟缩短15%~20%.     

VC++6.0环境下实现基于UDP协议的异步广播通信

比较了UDP与TCP协议之间的差别，分析了局域网内广播通信的优点，讨论了异步广播通信的特点，并给出了实现异步广播通信的步骤，在Windows中利用VC 6．0来实现了基于UDP协议的异步广播通信，并给出了相应的实例程序，仿真试验表明，该网络通信方式能够良好地满足仿真中实时数据通信的需要。     

网络通信环境下的SQL数据库实时访问方式性能分析

为了探究网络通信环境中不同数据库动态访问方式的性能特点及适用情况,在MFC开发环境下分别基于UDP和TCP网络协议进行建模,分析数据库访问时延与数据包操作量的关系,对MFCODBC、MFCDAO和ADO这3种数据库访问方式的性能进行比较和评价,并定义波动百分比来衡量访问技术的稳定性．建模结果表明,3种访问方式在实时数据存储中稳定性较高,数据包量少于3000个时表现出相似性能．在实时数据读取中,ADO性能最优,并总结归纳了稳定性随数据量增加和网络通信协议变化的特点．     

一种基于流式模式匹配的分片攻击检测方法

传统的入侵防御系统中对于通过tcp流分片而躲避入侵检测的攻击行为,所采用的应对方法是通过流重组,而当前的流重组方案要么有着严重的系统开销,要么当攻击者将数据包分片得过小时,方法失效.本文提出了流式模式匹配的思想,将对流数据的连续性需求转化为对模式匹配连续性的需求,从而设计了一种基于流式模式匹配的分片攻击检测方法,可代替流重组方式进行分片攻击检测.经过实验证明,本方法在实时性、吞吐量和内存占用等方面优于传统的流重组方法.     

基于μC／oS的嵌入式网络通信系统研究与设计

深入研究和分析了BSD4．3TCP/IP协议原理及其实现代码,结合嵌入式通信系统应用的特点,提出基于μC/OS的网络通信软件体系结构;对TCP/IP协议处理进行优化和简化,将传统的层次式内核协议栈在用户空间以单一的平面方式实现;利用改善数据相关开销和非数据相关开销的方法改善系统开销：提出报文头预留缓存机制,减少数据拷贝,实现嵌入式通信软件良好的性能．我们的模型增加了一层中间件,屏蔽网络的低层细节,同时增加通信的可靠性、安全性．     

基于IP的舞台内通系统通讯协议的研究

基于IP的舞台内通系统能够解决传统剧场调度的缺陷,进行相关技术协议的研究很有必要。本文介绍了基于IP的舞台内通系统的组成框架,重点分析研究了系统的通讯协议,以及协议在内通系统虚拟控制平台中的应用。基于IP的舞台内通系统通讯协议具有一定的可靠性和实时性,经过真实系统的应用测试可以满足剧场舞台监督调度的通讯需求。     

基于井下安全的嵌入式SIP终端研究与设计

根据目前矿井的安全状况和实际需要,文章设计了一种基于嵌入式Linux的SIP通信终端。该终端利用SIP协议的软电话模型,在基于ARM的嵌入式平台上结合了WIFI无线局域网技术和VoIP语音处理技术,实现了井下的实时语音通话,同时扩展并实现了井下瓦斯的动态检测功能。实验结果表明,本终端功能合理、低功耗、便携性,在提高井下通信和安全等方面具有良好的应用前景。     

基于IP协议的FPGA万兆可靠互联通信设计与实现

近年来, 云计算和大数据处理迅猛发展, 现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)由于拥有独特的并行处理能力, 已在大数据处理中得到广泛应用. 而通信网络的好坏会直接影响大数据处理的性能, 基于此提出一种基于IP协议的FPGA万兆可靠保序互联通信系统, 基于三指针环形缓冲池以及并行序号管理实现线速万兆数据通信, 利用硬件超时重传机制实现可靠数据通信. 该系统与用户接口采用先进先出(first in first out, FIFO)队列方式, 接口简单; 采用IP协议进行通信, 使得通信协议开销较小, 具有良好的系统扩展性; 实际传输速率可达9.33 Gbit/s.     

Design and realization of a high productivity cluster-based network application reconfigurable accelerator board

Improving processor frequency to strengthen massive data processing capability will lead to incremental server marginal costs and bring about a series of problems such as power consumption, management complexity, etc. Based on the field programmable gate array (FPGA), TCP offload engine (TOE), zero-copy and other key technologies, this paper describes the design and realization of a reconfigurable accelerator board. In this board, TCP/IP protocol will be moved to high-speed reconfigurable accelerator board. The packets will be labeled according to the protocol and submitted to the upper data processing software after IP-quintuple filtering in hardware. Reconfigurable accelerator board obtains higher performance speed-up compared with ordinary NIC card.     

基于DSP的机械振动信号实时以太网数据传输技术

为了实现工业现场机械振动信号就地采集的实时数据传输,并根据多测点厦大数据量数据采集的需要,提出了一种基于DSP控制的RTL8019AS实现机械振动信号实时以太网数据传输的设计方案．高速的DSP完成A／D芯片采集的数据的UDP和IP数据包的封装并通过对网络控制器RTL8019AS的寄存器的控制完成数据的实时传输．并根据需要精简了以太网的帧协议、TCP／IP协议,解决了以太网控制芯片RTL8019AS与DSP的接口技术,以及实现TCP／IP协议通信的技术,并进行了系统的调试与验证,     

移动IP路由优化实现及性能分析

为解决在标准移动IP中存在“三角路由”和切换期间通信时延两个问题,在网路仿真器中实现了移动IP的路由优化(ROMIP)扩展以及平滑切换机制,并在网络仿真器原有标准移动IP框架的基础之上,引入了绑定警告、绑定更新、绑定请求和绑定确认等绑定缓存管理消息.同时,使用后向型平滑切换机制来降低切换时延.仿真结果表明,较于标准的移动IP协议,ROMIP明显地提高了数据带宽,降低了通信对端节点与移动节点之间分组发送的端到端时延.由于平滑切换机制的实现,通信切换时延降低了50%以上.此外,该方法具有对硬件的透明性和在软件实现上的简易性,因而为移动IP网络的实时通信提供了一种有参考价值的实现方法.     

基于总线以太网的控制协议改进

为了解决实时控制网络应用中的通讯实时性和确定性问题,提出在总线以太网上实现一种CSMA/CD-Master/Slave切换混合协议,并在其上构建UDP/IP协议,同时对该混合协议的实时性和可靠性进行计算机仿真分析.在实时控制网络应用中,当网络轻载时,采用CSMA/CD访问控制方式;当网络重载时,自动切换到Master/Slave方式,实现自动调节达到对介质的有限争用.仿真表明CSMA/CD-Master/Slave切换混合协议的应用能够提高通讯实时性和可靠性,可以保证控制网络的稳定性和实效性.     

网络层身份验证机制的设计与实现

网络层安全体系框架IPSec(IP Security)在报文信息安全模型基础上提供了基于密钥的报文源验证服务。针对该服务存在的一些不足,在面向网络基础设施的安全模型基础上,提出一种网络层身份验证机制,利用机制中设计的身份标识协议和报文源身份验证机制,可保证通信实体的合法性,提供可靠的基于IP地址的报文源验证服务和基于通信实体特征信息的密钥协商机制。最后通过测试实验,阐述新机制具有的功能和性能。     

IPv6环境下匿名通信系统的设计与实现

匿名通信技术作为保护隐私的一种重要手段已经被广泛接受。但是在现有的网络环境下,由于IP(Internet protocol)地址相对固定,攻击者可以通过追查IP来破坏系统的匿名性。为了提高IPv6网络中通信的匿名性,该文提出了一种在IPv6下的P2P(peer-to-peer)匿名通信方案。该方案改进了IPv6下的地址生成算法,以及现有的基于葱头路由的匿名通信机制。通过利用IPv6地址空间大的优势,周期变换节点IP地址,避免了因IP地址标识而导致的隐私泄漏;通过葱头路由机制来保证IP地址的跨网段隐藏以及数据的加密。实验表明:2种方法的结合可以明显提高匿名通信系统的匿名性,并且该系统的通信效率和兼容性都没有减弱。     

基于TCP/IP协议的小动物PET数据传输系统的设计与实现

为了实现小动物PET系统数据高速传输的可靠性,采用TCP/IP协议对数据进行传输模拟.通过分析客户端/服务器模式控制数据的发送与接收,优化了客户端的处理能力,响应时间快;降低了系统的通讯开销,提高数据传输的安全性与可靠性.