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高性能網(wǎng)絡(luò)流分類系統(tǒng)

1 成果簡介隨著科技的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)在帶給人們便利的同時，其安全性問題也日趨嚴(yán)重。各種新的應(yīng)用和未知協(xié)議導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜、多樣化和難以管理。例如： P2P、視頻流等應(yīng)用，占用了大量帶寬，造成網(wǎng)絡(luò)帶寬耗盡；各種網(wǎng)絡(luò)惡意攻擊（僵尸網(wǎng)、蠕蟲、病毒等）更是嚴(yán)重地危害到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和信息安全。網(wǎng)絡(luò)安全問題不僅使普通網(wǎng)絡(luò)用戶的個人信息和隱私受到威脅，還使得企業(yè)機(jī)密變得不再安全，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商和管理者對網(wǎng)絡(luò)的管理也變得更加困難。更為嚴(yán)重的是，不法分子在網(wǎng)上肆意進(jìn)行盜版、黃色和反動內(nèi)容傳播等不法行為，如果不將這些惡意流量從骨干網(wǎng)的背景流量中識別并分類出來，就會對網(wǎng)絡(luò)的凈化、社會的和諧、國家的穩(wěn)定造成不良影響。網(wǎng)絡(luò)流分類技術(shù)的提出和發(fā)展解決了網(wǎng)路流量的實(shí)時分類和識別問題，是解決上述問題的必由之路, 是網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的基礎(chǔ)研究之一。網(wǎng)絡(luò)流分類技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域中迫切需要解決的核心技術(shù)和熱點(diǎn)問題。只有對流量進(jìn)行實(shí)時的有效識別和分類，才能對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的管理和控制，從而凈化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，確保網(wǎng)絡(luò)和信息安全，促進(jìn)社會和諧。本系統(tǒng)基于采樣的、基于交互控制命令信息的和基于載荷的網(wǎng)絡(luò)流分類技術(shù)，提出了融合三種分類技術(shù)的層次化網(wǎng)絡(luò)流分類方法，建立和完善一整套適用于網(wǎng)絡(luò)流分類問題的、由基本模型、分類算法、硬件平臺和體系結(jié)構(gòu)組成的實(shí)用系統(tǒng)，系統(tǒng)具有在真實(shí)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)中對網(wǎng)絡(luò)流進(jìn)行快速、準(zhǔn)確和實(shí)時分類的能力。2 技術(shù)指標(biāo)l 8G 吞吐量 l 8 X 1G（光/電口） l DFA 硬件加速 l 200~300 種協(xié)議 l能實(shí)現(xiàn)文本類協(xié)議特征的自動提取 l能實(shí)現(xiàn)部分二進(jìn)制協(xié)議特征的自動提取 l協(xié)議識別的精度和召回率達(dá)到先進(jìn)水平 l支持正則表達(dá)式匹配3 應(yīng)用說明（ 1）政府管理部門通過精確的網(wǎng)絡(luò)流分類系統(tǒng)，可以對一些涉及盜版、黃色內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)攻擊、非法反動思想的傳播工具所使用的協(xié)議做出有效識別，同時對一些 P2P 視頻網(wǎng)站、國外熱門論壇等內(nèi)容進(jìn)行流分類，只有將這些惡意不法流量或者敏感流量準(zhǔn)確并實(shí)時地識別和分類，才可以從技術(shù)上提供有效的后續(xù)管理和控制。（ 2）企業(yè) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，大部分企業(yè)都實(shí)現(xiàn)了電子辦公和互聯(lián)網(wǎng)辦公，因此網(wǎng)絡(luò)安全對于企業(yè)尤為重要。首先，企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理十分嚴(yán)格，如果沒有流分類技術(shù)將無法進(jìn)行流量識別，那么如 P2P 等流量必將會對企業(yè)的正常工作帶來影響。其次，企業(yè)的機(jī)密可能會因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全問題被泄露，使得企業(yè)的利益受到損失。因此準(zhǔn)確有效的流分類技術(shù)對于各大企業(yè)來說是非常重要的。（ 3）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商（ Internet Service Provider， ISP）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商非常關(guān)心如何保證其服務(wù)能夠正常運(yùn)行并使用戶滿意，對于網(wǎng)絡(luò)流分類技術(shù)的需求也很迫切。準(zhǔn)確有效的流分類技術(shù)能夠提供當(dāng)前流量的組成部分，可以幫助網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商制定有效的管理策略和合理的收費(fèi)政策，保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量，提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)效益。（ 4）網(wǎng)絡(luò)管理者網(wǎng)絡(luò)管理者需要利用網(wǎng)絡(luò)流分類技術(shù)來更有效地管理帶寬，避免出現(xiàn)帶寬被 P2P 等流量耗盡而使得正常業(yè)務(wù)流量不暢的問題，同時避免網(wǎng)絡(luò)攻擊等危害。這就需要流分類技術(shù)實(shí)時有效地將這些流量識別分類出來。（ 5）研究者對于現(xiàn)有協(xié)議的分析可以促進(jìn)新的更完善的協(xié)議的出現(xiàn)，通過對流量的分類，也可以判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)流量的組成和發(fā)展趨勢，有助于整體網(wǎng)絡(luò)模型的研究。4 效益分析（ 1）應(yīng)用于骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量分類和控制快速、準(zhǔn)確、實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)流分類系統(tǒng)，可以應(yīng)用于骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量分類和控制，能夠?qū)σ恍┓欠ūI版、黃色內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)攻擊、反動思想等流量進(jìn)行有效識別和控制，凈化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全，促進(jìn)社會和諧，確保國家安全。（ 2）應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)流量分類和控制快速、準(zhǔn)確、實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)流分類系統(tǒng)，可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商對于網(wǎng)絡(luò)流量的分類、控制和管理，避免網(wǎng)路攻擊，有效地管理帶寬的使用，合理地制定收費(fèi)政策，避免帶寬被耗盡而造成的流量不暢，保障運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的正常服務(wù)，并提升服務(wù)的質(zhì)量。（ 3）應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理快速、準(zhǔn)確、實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)流分類系統(tǒng)，可以應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部對于網(wǎng)絡(luò)流量控制和管理，避免企業(yè)機(jī)密信息的泄露和惡意的網(wǎng)路攻擊，控制 P2P 等流量，合理利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，保證企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（ 4）市場推廣快速、準(zhǔn)確、實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)流分類系統(tǒng)，包含一整套的軟件模塊和硬件平臺。其既可以作為單獨(dú)產(chǎn)品為網(wǎng)絡(luò)流分類問題提供解決方案，也可以作為 UTM 產(chǎn)品系統(tǒng)的一部分使用，其中的模塊還可以分拆成單獨(dú)系統(tǒng)以滿足特定的應(yīng)用需求。其在網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中的成功應(yīng)用必將產(chǎn)生巨大的社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。（ 5）知識產(chǎn)權(quán) 網(wǎng)絡(luò)流分類系統(tǒng)的核心技術(shù)和算法將通過申請專利和軟件著作權(quán)形式進(jìn)行保護(hù)，形成技術(shù)優(yōu)勢和技術(shù)壁壘，并在允許的范圍內(nèi)進(jìn)行專利轉(zhuǎn)讓和進(jìn)一步的技術(shù)轉(zhuǎn)化。該高性能網(wǎng)絡(luò)流分類系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景和市場空間，能夠創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

清華大學(xué) 2021-04-13

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