[發明專利]一種基于多節點流量回放的網絡背景生成系統及方法

有效

• 申請號: 201810908825.1
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN108900360B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 劉紅日;王巍;王佰玲;黃志賢;董開坤;黃俊恒
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學(威海)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26
• 代理公司: 濟南舜昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 37249
• 代理人: 李舜江

本發明提供一種基于多節點流量回放的網絡背景生成方法，通過對流量文件預處理模塊，回放網絡生成模塊和多節點流量回放模塊相互調用，共同完成多節點網絡流量回放工作；流量文件預處理模塊為回放網絡生成模塊提供輸入信息。該模塊對流量文件進行分割，生成數據流文件，并對數據流文件進行統計分析，形成統計信息；利用流量文件預處理模塊的統計信息，經過回放網絡映射，輸出構建回放網絡拓撲所需的配置文件；根據配置文件生成回放網絡，并將分析處理后的數據流文件分發給每個節點；能夠在用戶只上傳流量文件和少量參數的情況下，通過對流量文件的分析以及統計信息的利用，生成虛擬網絡拓撲，使用多節點流量回放的方式完成背景流量生成。

技術領域

本發明涉及方案選取領域，尤其涉及一種基于多節點流量回放的網絡背景生成系統及方法。

背景技術

在網絡場景構建過程中，流量回放作為常用方法，是一種利用實驗平臺生成具備主機間交互能力的網絡以及節點，并將預先捕獲的數據包文件經過清洗后注入節點，并按照數據包文件原始順序對其進行重新回放，實現模擬特定網絡場景流量交互的技術。目前，流量回放方法按照回放方式主要分為以下兩類：一種是基于數學模型生成特定的流量，并在主機之間或主機內的多個網卡之間進行回放；另一種是捕獲真實流量并重新回放的方法。對于基于模型生成流量并回放的方案，只單純考慮流量的基本特征，如數據包大小，持續時間等，并且產生單一類型的網絡流量，無法滿足流量的自相似性和長相關性特征。此外，對于現有的基于真實流量進行回放的方法，雖然能夠保證流量的自相似性和長相關性特征，但是，其回放場景多是在單個主機的多個網卡或兩臺主機之間，無法滿足靶場環境背景流量模擬的規模。

發明內容

為了克服上述現有技術中的不足，本發明提一種基于多節點流量回放的網絡背景生成系統，包括：多節點流量回放調度模塊，流量文件預處理模塊，回放網絡生成模塊以及多節點流量回放模塊；

多節點流量回放調度模塊用于在回放過程中對總體回放過程進行全局調度管理，通過對流量文件預處理模塊，回放網絡生成模塊和多節點流量回放模塊相互調用，共同完成多節點網絡流量回放工作；

流量文件預處理模塊對流量文件進行分割生成數據流文件，并對數據流文件進行統計分析，生成統計信息；生成的統計信息為回放網絡生成模塊提供輸入信息；

回放網絡生成模塊用于利用流量文件預處理模塊的統計信息，經過回放網絡映射，輸出構建回放網絡拓撲所需的配置文件；根據配置文件生成回放網絡及流量分配關系文件，并將數據流文件分發給虛擬節點；

多節點流量回放模塊用于在生成的回放網絡中，對齊回放節點時間，構造數據包和發送數據包，完成多節點回放任務。

優選地，多節點流量回放調度模塊還用于讀取用戶控制命令，解析命令，獲取回放程序開始時間；當用戶輸入時間早于當前時刻，回放程序默認完成所有初始化工作后立即開始；

流量文件預處理模塊還用于讀取流量文件，并對流量文件進行數據預處理，包括流量清洗，流量分割和信息統計；

回放網絡生成模塊還用于利用流量文件預處理模塊生成文件，將數據流統計信息文件作為輸入參數，經過映射算法后，得到回放網絡拓撲文件，流量分配關系文件；完成回放網絡拓撲構建和節點數據流文件下發以及IP映射文件的創建等回放網絡生成任務；完成回放節點的初始化工作；

多節點流量回放模塊還用于當回放節點接收回放過程開始的指令時，每臺機器開始自身回放過程；每臺機器中對數據包內容進行重構，放入緩沖區中根據相對時間間隔等待發送。

優選地，流量文件包含如下信息：時間戳timestamp，協議類型protocol，源IP地址src_ip，源端口號src_port，目的IP地址dst_ip，目的端口號dst_port和數據包內容信息content；根據四元組信息：

(src_ip，dst_ip，src_port，dst_port)