在云服務的安全接入中通過虛擬專用網絡(Virtual Private Network,VPN)來提供不同地區(qū)云服務節(jié)點間數(shù)據(jù)的安全通信,傳統(tǒng)VPN作為工作在云上的接入網關時其性能問題亟待解決,為了提高安全接入網關的性能,本文對VPN的路由轉發(fā)及并行化技術進行研究以更好的適用于云服務中的安全接入網關。首先,為解決傳統(tǒng)VPN無法充分利用通用多核服務器的問題,本文探討了了數(shù)據(jù)面開發(fā)套件(Data Plane Development Kit,DPDK)的報文轉發(fā)技術和網卡多隊列技術應用于軟件VPN網關中的方法,提出一種報文級并行的多線程VPN網關框架,利用多核資源實現(xiàn)在用戶態(tài)并行報文處理。為了提高報文轉發(fā)能力,本文研究了VPN分段式路由算法,優(yōu)化了DIR-24-8-BASIC分段式路由表結構,通過改進二級路由表的管理方式,減少了內存占用率,給出基于軟件實現(xiàn)的DIR-24-8-BASIC路由更新機制,并結合VPN路由查找的特點得到分段式VPN路由算法,測試結果表明在一定場景下優(yōu)于傳統(tǒng)基于Patricia樹的VPN路由算法。為了避免并行化時線程核間數(shù)據(jù)交換,充分利用多核計算資源進一步提高報文處理能力,本文研究了VPN網關并行化中多線程間數(shù)據(jù)同步的機制,結合VPN會話管理和路由查找,提出了一種VPN線程間數(shù)據(jù)同步算法,用于會話信息和路由規(guī)則在線程間共享,實現(xiàn)在兩個互聯(lián)的客戶端之間進行高效路由轉發(fā)。實驗結果表明,可有效避免核間數(shù)據(jù)交換,隨著線程并行數(shù)的提高可線性提升吞吐量。最后,本文設計并實現(xiàn)了面向云服務的報文級并行VPN網關,并和現(xiàn)有的軟件VPN網關對比測試及分析,測試結果表明,該VPN網關各項性能均優(yōu)于現(xiàn)有網關,能夠滿足云服務中安全接入網關的需求。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP393.0
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文路由信息插入到二級表 TBL8 中，涉及到 TBL8 的動態(tài)申請等因素導規(guī)模增大時，其路由表大小要遠大于 Patricia 算法，造成插入速度慢具體到每種路由生成策略，可看出 DIR-24-8-VPN 算法在線性生成策最優(yōu)，這是由于線性生成的路由地址連續(xù)，所以在每個 TBL8 中連續(xù)存滿后，再申請 TBL24 中連續(xù)位置的下一個 TBL8 進行存儲，因此相均勻路由生成策略，可以大大減少 TBL8 的動態(tài)申請次數(shù)，這點也可生成策略的平均時鐘周期普遍高于隨機生成策略來驗證，這是因為均路由信息更為分散，因此插入周期更高。Patricia 算法在不同路由生成能變化較小，且穩(wěn)定性較好。

圖 3-10 路由刪除平均 CPU 時鐘周期測試結果圖（3）路由波動測試與路由刪除測試意義不同，路由刪除測試是按照插入的順序依次刪除，路由波動可簡化為在一定規(guī)模路由表的基礎上，刪除一條路由后，插入該路由的情況，用于評價 VPN 網關在穩(wěn)定運行的情況下，對路由和刪除所需的時間。從圖 3-11 中可看出在路由表規(guī)模較低時，DIR 算法的平均性能優(yōu)于 Patricia 算法，隨路由表規(guī)模逐漸升高，DIR-24-8性能下降顯著，原因同上述對路由插入和刪除的分析。

圖 3-10 路由刪除平均 CPU 時鐘周期測試結果圖（3）路由波動測試與路由刪除測試意義不同，路由刪除測試是按照插入的順序依次刪除，路由波動可簡化為在一定規(guī)模路由表的基礎上，刪除一條路由后，插入該路由的情況，用于評價 VPN 網關在穩(wěn)定運行的情況下，對路由和刪除所需的時間。從圖 3-11 中可看出在路由表規(guī)模較低時，DIR 算法的平均性能優(yōu)于 Patricia 算法，隨路由表規(guī)模逐漸升高，DIR-24-8性能下降顯著，原因同上述對路由插入和刪除的分析。
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 孫論強;秦海權;尹丹;;物聯(lián)網安全接入網關的設計與實現(xiàn)[J];信息網絡安全;2011年09期

2 朱凌云;;瑞達可信接入網關問世[J];信息網絡安全;2008年07期

3 張久朋;王喆;史洪瑋;;基于TD-SCDMA的ZigBee接入網關的設計[J];江漢大學學報(自然科學版);2011年01期

4 張震宇;楊樂;;公共安全物聯(lián)網接入網關技術研究與設計[J];警察技術;2011年05期

5 伍啟炎;苗長云;武志剛;;基于軟交換技術的報警接入網關設計與實現(xiàn)[J];電腦知識與技術;2011年31期

6 劉靜;;接入網關常用容災保護技術淺析[J];科技信息;2009年29期

7 盧泉;徐杰;;多點遠程安全接入網關平臺架構研究[J];移動通信;2013年18期

8 ;“睿·安”安全接入網關產品[J];信息安全與通信保密;2009年11期

9 王巖;;操作更容易入手——中華衛(wèi)士安全接入網關(企業(yè)版)體驗[J];微電腦世界;2009年07期

10 王巖;;注重保護——體驗中華衛(wèi)士安全接入網關SSL VPN[J];微電腦世界;2007年12期

相關碩士學位論文 前10條

1 鄒新一;面向云服務的高性能安全接入網關的研究與實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

2 楊明陽;電信能力接入網關的研究與設計[D];華南理工大學;2011年

3 冼莉莉;無線多業(yè)務綜合接入網關的設計與實現(xiàn)[D];桂林電子科技大學;2008年

4 王長禹;基于基站的定位接入網關系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)[D];東北大學;2013年

5 宋超;IMS接入網關的設計與實現(xiàn)[D];中國科學院研究生院（沈陽計算技術研究所）;2015年

6 李坤;3G智能綜合接入網關研究[D];北京郵電大學;2013年

7 劉俊陽;基于AIS的無線數(shù)據(jù)接入網關及通信協(xié)議的研究[D];大連交通大學;2011年

8 王凡;VoIP媒體接入網關中ISDN業(yè)務的設計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2006年

9 韋娟;工業(yè)以太網接入網關研究與應用[D];南京理工大學;2010年

10 韋江貝;下一代網絡邊緣接入網關的研究[D];北京郵電大學;2006年

本文編號：2887421