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基于Linux的流量控制系统的研究与实现

作　者: 蒋华
导　师: 郑彦；王汝传
学　校: 南京邮电大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 服务质量流量控制 Netfilter L7-filter
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 62次
引　用: 0次
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内容摘要

近年来,随着计算机网络技术的飞速发展,各种综合服务应用越来越广泛,导致带宽需求与日俱增,时常造成网络拥塞。各种分布式多媒体应用不但对网络有很高的带宽要求,而且要求信息传输具有低延迟和低抖动等。一些非关键应用业务,特别是随着eMule、BT、迅雷等各种P2P应用的流行,P2P网络流量已成为互联网的重要组成部分,消耗了大部分的网络带宽资源,严重影响了HTTP、E-mail等其他关键应用的服务质量。如何有效地控制网络流量已成为目前面临的一个重要难题。在带宽资源有限的情况下,若能采用流量控制技术将带宽资源进行有效分配和管理,确保使用者基本的带宽,抑制非关键业务的流量,能大大提升网络的服务质量。本文深入研究了Linux防火墙Netfilter的框架结构及其工作原理,分析了Netfilter防火墙中的链接跟踪技术及应用层识别分类器L7-filter,并且研究了Linux流量控制的相关技术,对流量控制常用的FIFO、TBF、SFQ、CBQ、HTB等排队规则进行了重点分析。本文基于Linux操作系统的Netfilter防火墙和连接跟踪机制,结合应用层协议识别工具L7-filter和流量控制器TC设计并实现了一个简单而高效的流量控制原型系统。该系统分为流量识别和流量控制两个功能模块,流量识别模块使用iptables和L7-filter识别数据包的协议,然后用iptables对识别出的不同用户组和协议的数据包打上标记进行分类,流量控制模块根据应用需求,对不同用户组和应用协议分配不同的最小保证带宽和最大可借用带宽以及借用优先级,抑制P2P等非关键业务流量,以保证SSH、Telnet、HTTP等关键业务的服务质量。实验证明此系统能有效地控制网络流量,极大地提高了网络的服务质量,而且设备成本低、容易架设,对中小型网络来说是一个很好的QoS解决方案。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-10
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 课题来源及本人工作  9
  1.3 本文组织  9-10
第二章 IP 网络QoS 技术  10-17
  2.1 QoS 概述  10-13
    2.1.1 QoS 定义  10-12
    2.1.2 QoS 的层次  12-13
  2.2 QoS 服务模型  13-16
    2.2.1 综合服务模型  13-14
    2.2.2 区分服务模型  14-15
    2.2.3 多协议标记交换MPLS  15-16
  2.3 本章小结  16-17
第三章 Linux 防火墙Netfilter 技术  17-30
  3.1 Linux 防火墙概述  17-19
    3.1.1 防火墙的工作原理  17-18
    3.1.2 Linux 防火墙的发展  18-19
  3.2 Netfilter 框架  19-21
    3.2.1 Netfilter 框架结构  19-20
    3.2.2 Netfilter 工作原理  20-21
  3.3 iptables 介绍  21-25
    3.3.1 iptables 概述  21
    3.3.2 iptables 的功能  21-23
    3.3.3 iptables 的使用  23-25
  3.4 连接跟踪技术  25-27
    3.4.1 整体框架  25-26
    3.4.2 实现原理  26-27
  3.5 应用层识别工具L7-filter  27-29
    3.5.1 L7-filter 概述  27
    3.5.2 L7-filter 使用  27-28
    3.5.3 处理流程  28-29
  3.6 本章小结  29-30
第四章 Linux 流量控制技术  30-51
  4.1 流量控制框架  30-32
    4.1.1 概述  30
    4.1.2 基本结构  30-31
    4.1.3 工作原理  31-32
  4.2 排队规则（Queueing Discipline）  32-46
    4.2.1 排队规则概述  32-33
    4.2.2 实现原理  33-35
    4.2.3 FIFO  35-36
    4.2.4 pfifo_fast  36-37
    4.2.4 TBF  37-38
    4.2.5 SFQ  38-39
    4.2.6 CBQ  39-42
    4.2.7 HTB  42-46
  4.3 类别（Class）  46-47
    4.3.1 概述  46
    4.3.2 相关接口  46-47
  4.4 过滤器（Filter）  47-50
    4.4.1 概述  47-49
    4.4.2 实现原理  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章流量控制系统设计与实现  51-66
  5.1 设计背景  51
  5.2 系统设计  51-57
    5.2.1 系统架构  51-52
    5.2.2 流量识别模块设计  52-53
    5.2.3 流量控制模块设计  53-57
  5.3 系统实现  57-61
    5.3.1 系统平台构建  57-58
    5.3.2 实现步骤  58-60
    5.3.3 图形用户界面实现  60-61
  5.4 系统测试  61-65
    5.4.1 测试环境  61-62
    5.4.2 测试过程及结果分析  62-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章总结与展望  66-68
  6.1 总结  66
  6.2 展望  66-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间的学术论文  69-70
攻读硕士学位期间参加的科研项目  70
攻读硕士学位期间获得的专利申请  70-71
缩略词  71-73
图表清单  73-75
参考文献  75-77

基于Linux的流量控制系统的研究与实现

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