幸娟+張曉峰+高海源

摘 要：網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理技術中對于數(shù)據(jù)流的重組是后續(xù)數(shù)據(jù)還原應用的基礎，本文不同于一般采用硬件網(wǎng)卡收包策略，選用Tilera多核板卡平臺的高速收包引擎，重構(gòu)libnids中流重組結(jié)構(gòu)，對接Tilera多核板卡mpipe收包引擎，實現(xiàn)高速網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包流重組。

關鍵詞：網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包；libnids；Tilera；數(shù)據(jù)流重組

中圖分類號：TP393.08 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0020-01

目前網(wǎng)絡安全越來越受到人們的關注，在網(wǎng)絡安全審計系統(tǒng)中網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包流捕捉重組是后續(xù)數(shù)據(jù)還原安全審計的基礎，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，大數(shù)據(jù)時代到來，對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的高速處理提出了要求，Tilera多核板卡不但具有多核并行處理的高性能，還帶有高速捕獲數(shù)據(jù)包引擎，解決了以往采用libpcap等從網(wǎng)卡中收包瓶頸，同時重構(gòu)libnids數(shù)據(jù)流重組源碼結(jié)構(gòu)，對接Tilera的mpipe收包引擎接口，實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流的高速捕獲重組功能。

1 Tilera多核板卡高速收包引擎mPIPE

通常網(wǎng)絡收包接口采用libpcap、pf_ring等開源庫來實現(xiàn)從網(wǎng)卡中將網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包進行多次拷貝到用戶空間來實現(xiàn)收包環(huán)節(jié)，雖然pf_ring也推出了零拷貝技術，但是Tilera多核板卡的高速收包引擎mPIPE不但具備直接從硬件層面獲取數(shù)據(jù)包，無中間環(huán)節(jié)，而且具備眾核并行處理的高速性能，能達到對數(shù)據(jù)包的高速捕獲。mPIPE收包引擎工作原理如下圖1。

工作原理包括以下6個步驟：

（1）包收集存入iPkt Buffer；

（2）Packet分類，產(chǎn)生包描述符；

（3）負載均衡根據(jù)哈希流ID選擇工作tile；

（4）包數(shù)據(jù)寫入被選擇的內(nèi)存池；

（5）寫描述符到ring；

（6）通知工作tile有一個有效的新包。

其中mPIPE還具有可選的負載均衡模式、用戶可設PacketBuffer內(nèi)存大小、封裝的peek和get收包接口、用戶C語言可編程應用、一個mPIPE線速性能達到40Gbps等特性。

2 重構(gòu)libnids數(shù)據(jù)流重組源碼結(jié)構(gòu)

Libnids是用于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包處理的開源庫，其中數(shù)據(jù)流重組功能可以用來與mPIPE引擎接口進行對接，由于libnids原處理結(jié)構(gòu)是結(jié)合libpcap的網(wǎng)絡收包接口，為了能對接mPIPE接口，將libnids中收包銜接代碼部分進行修改，增加對接函數(shù)代碼塊nids_next_special_mpipe。同時將libnids中不需要使用的其他功能進行刪除屏蔽，簡化代碼結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要增加原流結(jié)構(gòu)體中的用戶字段。處理流程圖如下圖2。

3 結(jié)語

本文將Tilera多核板卡硬件平臺的mPIPE引擎高速收包與重構(gòu)的libnids的數(shù)據(jù)流重組功能結(jié)合，實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流的高速捕獲重組功能，提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的處理性能，為大數(shù)據(jù)量網(wǎng)絡處理方案奠定了強有力的基礎。

參考文獻

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