對等網(wǎng)絡(luò)流量識別技術(shù)研究

蘇星曄

【摘要】 隨著對等網(wǎng)絡(luò)流量的迅猛增長，給網(wǎng)絡(luò)帶寬造成了沉重的負擔，為了對對等網(wǎng)絡(luò)流量進行有效而合理的監(jiān)控，人們對對等網(wǎng)絡(luò)流量識別的需求越來越強烈。本文通過對對等網(wǎng)絡(luò)流量識別的相關(guān)技術(shù)進行研究，梳理了實現(xiàn)對等網(wǎng)絡(luò)流量識別的主要方式。

【關(guān)鍵字】 對等網(wǎng)絡(luò) 流量 識別

一、引言

近年來，隨著對等網(wǎng)絡(luò)（Peer-to-peer，P2P）技術(shù)的不斷發(fā)展，P2P流量也迅猛增長，給網(wǎng)絡(luò)帶寬造成了沉重的負擔，甚至引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，降低了其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能；同時，基于P2P的惡意流量也頻繁出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上，大量的非法連接加快了帶寬的消耗，甚至導(dǎo)致拒絕服務(wù)攻擊。因此，對于P2P流量監(jiān)控已經(jīng)逐漸成為人們研究的熱點問題，而流量識別顯然是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)：因為只有對P2P流量進行有效識別，才能對它們進行有效的控制。

二、對等網(wǎng)絡(luò)流量識別的實現(xiàn)方式

2.1基于端口號的識別方式

基于端口號的識別方法是P2P流量識別領(lǐng)域中最早提出的一種方法，其是通過截取網(wǎng)絡(luò)流量，識別數(shù)據(jù)流的源端口號或者目的端口號，將識別出的端口號和預(yù)設(shè)的常用P2P軟件端口映射表中的端口號進行匹配，如果找到匹配項就表示該流量屬于P2P流量，如果沒找到匹配項就表示不是P2P流量。

這種基于端口的P2P流量識別技術(shù)，簡單易行，計算開銷小，不需要進行復(fù)雜的分組處理即可得出結(jié)論，在P2P應(yīng)用初期十分快速、有效。

然而，隨著P2P的發(fā)展，各P2P應(yīng)用為了躲避流量審計和過濾等，紛紛采用隨機動態(tài)端口（如用戶自定義端口，端口跳躍），甚至是偽端口（如將端口設(shè)置為80、8080、443等），同時，網(wǎng)絡(luò)中大量采用地址轉(zhuǎn)換技術(shù)（NAT，Network Addresses Translation），使得基于端口檢測方法的識別效率越來越低。

2.2基于應(yīng)用層特征字匹配的識別方式

通過分析各類應(yīng)用的協(xié)議找出各類應(yīng)用自己的特征字符串生成常用P2P軟件協(xié)議映射表，深度分析數(shù)據(jù)包所攜帶的特征字符串，與常用P2P軟件協(xié)議映射表中的字符串進行匹配，來檢測該數(shù)據(jù)包是否是P2P流量[1]。

這類方法需對數(shù)據(jù)包進行負載分析，所以也稱為深度數(shù)據(jù)包識別方法（DPI，Deep Packet Inspection），由于是針對應(yīng)用層特征字段的，因此也稱為應(yīng)用簽名技術(shù)或凈荷檢測技術(shù)。

但是，它也存在著一定的局限性，主要表現(xiàn)為以下幾點：相關(guān)協(xié)議特征字符串的獲取是通過分析數(shù)據(jù)包內(nèi)容獲得的，這關(guān)系到數(shù)據(jù)隱私和法律的問題，一旦遇到采用加密用戶數(shù)據(jù)的手段來避免被解析和深層檢測的P2P應(yīng)用（如Skype，QQ，迅雷），這種方法就不再有效了；由于對P2P流量中的每個數(shù)據(jù)包均需要進行字符串識別，因此增加了P2P流量的識別時間，并且對識別系統(tǒng)的配置要求較高； DPI僅能夠做到流級別的識別，還沒有做到文件級別的識別，無法識別出P2P流傳輸?shù)木唧w文件信息。

2.3基于傳輸層特征的識別方式

P2P應(yīng)用作為一種充分利用客戶端資源的新型應(yīng)用，在傳輸層表現(xiàn)出來的流量特征相對于其它應(yīng)用，如HTTP、FTP、DNS等，有許多不同的地方?；趥鬏攲犹卣鞯淖R別技術(shù)就是通過檢測這些流量特征來發(fā)現(xiàn)P2P應(yīng)用?；诹髁刻卣鳈z測方法的理論依據(jù)是采用基于流量行為和流統(tǒng)計的應(yīng)用識別技術(shù)，它不對網(wǎng)絡(luò)流量進行深度報文檢測，而只通過對數(shù)據(jù)包的大小分布、發(fā)送數(shù)據(jù)包的頻率、上下行流量的比例關(guān)系等行為特征進行監(jiān)控，屬于一種統(tǒng)計分析識別方法。這類方法不需要任何關(guān)于應(yīng)用層協(xié)議的信息。

2.4基于雙重特征的識別方式

基于應(yīng)用層特征字匹配的 P2P 流量識別技術(shù)進行的是特征字符串的匹配，能夠識別出具體的應(yīng)用類型但是無法識別未知和加密的數(shù)據(jù)流，基于傳輸層特征的 P2P 流量識別技術(shù)不需要解析和還原協(xié)議，能夠識別未知和加密的數(shù)據(jù)流，但是無法識別出具體的應(yīng)用類型，因此有人提出綜合這兩種技術(shù)的優(yōu)點，即所謂的基于雙重特征的 P2P 流量識別技術(shù)，由于兩種特征分別屬于應(yīng)用層和傳輸層，也稱之為跨層流量識別方法。

2.5基于機器學(xué)習(xí)的識別方式

要進行實時的流量檢測就需要提取更為有效的P2P內(nèi)在行為特征，隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，機器學(xué)習(xí)中的貝葉斯分類等常用分類方法已經(jīng)應(yīng)用到流量識別的研究當中。

三、結(jié)束語

根據(jù)上述對實現(xiàn)對等網(wǎng)絡(luò)流量識別的各種方式的分析，可以看到各方式的優(yōu)缺點，具體如何選擇實現(xiàn)方式應(yīng)結(jié)合具體工作的實際情況，確保安全、精確、高效地識別對等網(wǎng)絡(luò)流量。

參 考 文 獻

[1] 李宏達，林嘉燕，P2P流量識別技術(shù)研究，軟件工程師，2010年第12期：41-43.