大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)P2P流量分布式檢測與控制系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來隨著P2P應(yīng)用種類和用戶規(guī)模迅速增長，互聯(lián)網(wǎng)所面臨的網(wǎng)絡(luò)擁塞、難于保障QoS等問題顯得更加突出。以CERNET天津結(jié)點(diǎn)（天津教育城域網(wǎng)）為例，由于大多數(shù)終端用戶使用靜態(tài)IP地址和高帶寬接入，并且作為用戶主體的學(xué)生經(jīng)常使用P2P進(jìn)行文件下載、流媒體觀看、即時(shí)通信等，使得P2P流量的影響尤為明顯，峰值時(shí)會(huì)占到整個(gè)流量的90％，經(jīng)常引起鏈路擁塞，嚴(yán)重影響了其它應(yīng)用的QoS。有效地檢測和控制P2P業(yè)務(wù)流是合理分配網(wǎng)絡(luò)帶寬和滿足非P2P業(yè)務(wù)

2、QoS要求的基礎(chǔ)。本文以天津教育城域網(wǎng)為對象，研究在不改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、不增加特殊監(jiān)控設(shè)備和盡可能減少對實(shí)際通信系統(tǒng)影響的前提下，大規(guī)模超高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中P2P流量的檢測與控制的方法及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 （1）針對目前對于大規(guī)模城域網(wǎng)P2P流量監(jiān)控實(shí)施成本過高，難于實(shí)現(xiàn)10Gbps鏈路流量檢測與控制等問題，提出了一種分布式多粒度P2P流量檢測與控制（Distributed Multi-Granularity

3、P2P Traffic Identifying and Controlling，DMGPTIC）方法。在控制方面DMGPTIC根據(jù)檢測結(jié)果通過動(dòng)態(tài)分發(fā)控制策略，利用路由器QoS和ACL機(jī)制實(shí)現(xiàn)對P2P流量的限制。實(shí)驗(yàn)證明該方法能夠動(dòng)態(tài)地將特定IP地址的流量控制在預(yù)定的范圍內(nèi)。在檢測方面DMGPTIC通過分析來自路由器的符合IPFIX標(biāo)準(zhǔn)的流測量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了P2P流量粗粒度檢測。利用粗粒度的檢測結(jié)果能夠?qū)⑿枰ㄟ^基于載荷特征值檢測方法進(jìn)一

4、步處理的數(shù)據(jù)從整個(gè)鏈路的流量縮減為由五元組或主機(jī)IP地址限定的流量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DMGPTIC方法能夠?qū)?Gbps鏈路需要處理的數(shù)據(jù)量減少到原來1％～10％。該方法能夠用于10Gbps高速網(wǎng)絡(luò)的P2P流量的檢測。
　　 （2）針對目前基于流特征的P2P流量檢測方法存在實(shí)用性差的問題，提出了基于流特征的P2P流量多粒度檢測方法。在粗粒度檢測方面，提出了基于NetFlow TCP Flag的P2P流檢測（NetFlow TCP Fl

5、ag based P2P Traffic Identifying，NTFPTI）方法，將流量分為P2P流量和非P2P流量，實(shí)驗(yàn)證明該方法可以有效地將檢測出約80％的P2P流量。在細(xì)粒度檢測方面，通過對BitTorrent協(xié)議的深入研究，提出了結(jié)合流特征提取與SVM技術(shù)實(shí)現(xiàn)特定P2P應(yīng)用協(xié)議檢測的方法，實(shí)驗(yàn)證明該方法能夠檢測出網(wǎng)絡(luò)中的BitTorrent應(yīng)用流量。該多粒度檢測方法對于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的P2P流量檢測具有較高的實(shí)用性，檢測結(jié)果能夠

6、直接應(yīng)用于流量控制。
　　 （3）基于載荷特征值的P2P流量檢測系統(tǒng)保持較高識(shí)別率的關(guān)鍵是及時(shí)準(zhǔn)確地更新特征值庫。目前特征值庫更新主要通過廠商升級和網(wǎng)絡(luò)管理員添加兩種方式，而廠商升級嚴(yán)重滯后和管理員采用手工方式分析P2P載荷特征值帶來的低效率，造成系統(tǒng)識(shí)別率持續(xù)下降。針對該問題，本文提出了一種基于固定偏移量特征值提?。‵ixed Offset Signature Mining，F(xiàn)OSM）方法。該方法通過深度分析P2P數(shù)據(jù)包應(yīng)用載

7、荷中出現(xiàn)頻率較高的字符串來尋找候選特征值。通過與Allot NetEnforcer同步檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比，證明FOSM能夠從P2P流量中提取出了20種主要P2P應(yīng)用的40多個(gè)特征值，同時(shí)利用FOSM方法發(fā)現(xiàn)了3種Allot未能識(shí)別的P2P應(yīng)用。該方法能夠有效地提高載荷特征值庫的更新效率，使基于載荷特征值的P2P流量檢測系統(tǒng)保持較高識(shí)別率。
　　 論文研究的分布式多粒度P2P流量檢測與控制DMGPTIC方法已經(jīng)成功應(yīng)用于天津教育城