基于漏桶理论及令牌桶算法的网络流量整形策略的研究与实现

摘要

流量整形(Traffic Shaping)技术，最早出现在处于网络交换与网络转发节点位置的网络设备中。该技术的出现主要是为了解决突发的网络流量给网络所带来的拥塞的问题。在由突发流量所导致的网络拥塞的环境中，突发流量很可能不是关键的业务流量，所以，流量整形技术就是要在网络产生拥塞的情况下，限制非业务流量对整个网络带宽的占用率，使得突发流量对于带宽的占用率控制在一个预先设定的范围之内，从而提高整个网络的QoS。本文详细介绍了网络设备中流量整形技术的发展和国内外的研究及应用情况，阐述了在当前网络应用环境中应用流量整形技术的必要性和意义。文章在大量分析了学术界所提出的流量整形技术方法的基础上，对产业界所采用的各种流量整形技术进行了分类汇总的分析，最后，将研究的重点聚焦在被学术界广泛研究，并且在产业界应用相对成熟的漏桶理论和令牌桶算法之上。在对这两种技术进行分析比较之后，本文提出一种适用于串行网络安全设备(如Firewall/IPS)的流量整形方法，该种方法对现有的漏桶理论与令牌桶算法进行了改进，同时又对这两种方法进行了结合。为了验证该方法的正确性，本文对所提出的方法进行了部分的实现，由于该方法主要针对I/O和计算量都非常大串行网络安全设备，所以设备的吞吐性能就显得至关重要，为了解决这个问题，本文提出了一种经过改进的零拷贝技术，同时结合多核平台下的并行处理技术。这样，该种流量整形算法就可以成功地应用于商业串行网络安全设备之中。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

第1章绪论

1.1流量整形技术概述

1.2网络流量整形系统开发背景及意义

1.3论文的主要研究内容

第1章网络流量整形技术的基本概念

2.1基本定义

2.2技术背景分析

2.3流量带宽管理和流量整形策略

2.3.1流量带宽管理

2.3.2流量整形策略

2.3.3流量整形策略采用的算法

第2章 网络流量整形的关键技术

3.1高速抓包技术

3.1.1 Sniffer技术

3.1.2 Zero-Copy技术

3.2协议识别技术

3.3协议分析技术

3.4高效的流量整形算法

第4章一种改进的令牌桶算法：基于连接数与连接权重的令牌桶算法

4.1传统令牌桶算法的主要问题

4.2改进令牌桶算法：基于连接数和连接权重的令牌桶算法

4.2.1算法所涉及的基本数据结构

4.2.2算法的基本定义

4.3算法描述及流程

4.3.1算法的描述

4.3.2算法的流程

4.4试验及数据

4.4.1试验环境介绍

4.4.2试验结果及数据

4.5结论

结语

参考文献

后记