基于多核处理器的L7-Filter规则匹配改进算法的开题报告

基于多核处理器的L7-Filter规则匹配改进算法的开题报告一、选题背景和意义：在计算机网络中，网络数据包经常需要进行过滤处理，以保证网络的安全性、流量控制、流量分析和流量优化等目的。Linux操作系统提供了一个内核级别的网络包过滤器，叫做Netfilter，它使用iptables这个命令行工具来控制数据包的过滤。对于流量控制和安全检查等应用层面的需求，可以通过在Netfilter规则中指定L7-Filter来进行实现。但是，数据包匹配过程对于系统的性能影响较大。在传统的单核CPU系统中，由于Netfilter运行在内核态中，采用一条一条的规则逐一匹配数据包，效率较低，难以满足高速网络数据包处理的需求。因此，为了提高数据包匹配的效率和速度，近年来涌现出许多基于多核处理器的规则匹配算法，如TOMOYO、Suricata等。这些算法利用多核CPU的并行计算能力，在多个核上同时进行规则匹配，从而提高规则匹配的效率。本文将围绕基于多核处理器的规则匹配算法展开研究，探究如何提高L7-Filter规则匹配的效率和速度。二、研究目的：本文旨在探究基于多核处理器的L7-Filter规则匹配改进算法，从而提高规则匹配效率和速度，增强系统性能，满足高速网络数据包处理的需求。三、研究内容：1、对现有的基于多核处理器的规则匹配算法进行分析和研究，包括其优点、不足和适用范围等。2、分析当前L7-Filter规则匹配的缺陷，主要包括匹配速度慢、性能下降等问题，并提出针对性的改进方案。3、设计并实现改进的基于多核处理器的L7-Filter规则匹配算法，实现算法的并行化与负载均衡等。4、通过实验对现有算法和改进算法进行性能比较和评估，验证算法的有效性和实用性。四、研究方案和方法：1、理论研究：对现有的基于多核处理器的规则匹配算法和L7-Filter规则匹配的原理进行分析和研究，总结其优点和不足，为在此基础上提出改进方案做好准备。2、实验验证：在Linux操作系统中，利用虚拟机搭建测试环境，设置测试规则库和流量数据，实现现有算法和改进算法的对比测试，并对测试结果进行分析和评估，验证算法的有效性和实用性。五、预期成果：1、对基于多核处理器的规则匹配算法和L7-Filter规则匹配的原理进行深入研究，掌握这些技术的优缺点和应用范围。2、提出针对现有L7-Filter规则匹配的缺陷的改进方案，包括算法并行化、负载均衡、智能调度等策略，增强系统性能和稳定性。3、实现改进的基于多核处理器的L7-Filter规则匹配算法，并通过实验验证其有效性和实用性。4、论文发表：完成论文的撰写和提交，发表学术论文或研究报告。六、进度安排：第一阶段：2021年6月-2021年8月1、学习相关知识，对基于多核处理器的规则匹配算法和L7-Filter匹配原理进行深入了解和学习。2、设计实验方案，确定测试规则库和流量数据，确定测试指标和评估方法。第二阶段：2021年8月-2021年11月1、实现现有基于多核处理器的规则匹配算法进行对比测试。2、针对现有L7-Filter规则匹配缺陷，提出改进方案和算法设计，并进行算法实现和性能测试。第三阶段：2021年11月-2022年1月1、撰写论文，包括论文结构设计、文献综述、技术方法和实验结果等部分。2、修正和整理论文，并提交论文。七、参考文献：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