论文(设计)题目

Linux下的网络流量的监控与优化

学生姓名

学号

专业年级

所在院系

指导教师姓名、职称

选题的背景、意义及研究现状：

选题背景意义：

Linux做为当今使用最为广泛的操作系统，在各个领域都具有非常重要的用途，随着网络技术的飞速发展，网络流量管理和监控优化方面设计人才的需求不断增加。特别是随着我国经济的不断发展，网络流量监控优化开发方面的人才的需求也越来越大。通过这个课题可以使我们熟悉Linux下的netfilter网络流量监控过滤机制，可以使我们学会指定网络监控协议和开发网络流量监控模块的方法。通过Linux下的简单网络流量监控优化的设计和开发，可以提高实际的编程能力，特别是网络流量通讯管理这部分的编程能力。

随着网络技术的飞速发展，在越来越多的领域要用到网络监控管理。Linux操作系统是一个开源操作系统，对网络流量监控程序的设计提供了良好的实验开发平台，同时市场对Linux下的研发人员需求也很大。通过对Linux网络通讯管理监控优化的开发，可以提高学生对网络通讯知识的了解和实际网络编程的能力，同时通过网络流量监控模块功能的设计，可以熟悉Linux下的网络流量的过滤机制，学会运用netfilter实现对网络流量的管理和监控。因此，该课题具有较好的实用价值。

研究现状：

    目前，在网络应用不断深入和技术频繁升级的同时，非法访问、恶意攻击等安全威胁也在不断推陈出新，愈演愈烈。防火墙、VPN、IDS、防病毒、身份认证、数据加密、安全审计等安全防护和管理系统在网络中得到了广泛应用。从网络安全专业管理人员的角度来说，最直接的需求就是根据分类在统一的界面中监视网络中各种运行性能状态，获取相关数据信息、日志信息和报警信息等，并进行分类汇总、分析和审计；同时完成攻击事件报警、响应等功能。因此，用户的网络管理需要不断健全整体网络安全管理解决方案，从统一安全管理平台总体调控配置到多层面、分布式的安全系统，实现对各种网络安全资源的集中监控、策略管理、审计及多种安全功能模块之间的互动，从而有效简化网络安全管理工作，提升网络的安全水平和可用性、可控制性、可管理性。

Linux作为一种开源的操作系统，在国内外享有较高的声誉，其重要地位是其他操作系统所不可取代的。正是由于Linux操作系统的开源性，在国内外各大研究机构对其进行了不断的开发和完善，逐步形成了今天的Linux操作系统，其功能非常强大，运行非常稳定。国内外均成立了专门的研究机构对其进行开发和研究。而近年来由于网络技术的兴起，Linux系统也发展为一种可以进行资源共享和交互的网络平台。在资源共享的同时，网络的安全已经成为科研机构研究的重点，并且推出了一系列的网络流量监控优化，特别是实现对网络流量的管理和监控。其中以网络流量管理和监控过滤器IPTABLES最为出名。可以说就目前国内外研究的情况来看Liunx方面的网络流量监控优化的开发技术已经相当成熟，并且正在不断的进行完善。

研究内容、研究方法与思路：

研究内容：

网络流量监控优化的核心是制定一套完整的网络监控指令集和设计监控管理的功能模块。本系统在Linux-2.4.20-8内核下完成网络流量监控优化的设计，使用监控管理命令实现对网络流量的管理。监控和管理模块的设计使用了netfilter数据监控过滤机制来实现对网络的管理。模块可以实现对固定端口，网页访问以及不同数据协议类型的数据进行管理和监控。从实际应用中可以得出结论在Linux-2.4.20-8的内核下可以成功的使用netfilter网络流量监控机制过滤和管理进出系统的网络流量。

研究方法：

在Linux-2.4.20-8操作系统平台下使用C语言开发环境。通过使用netfilter网络流量包管理监控机制进行网络监控模块功能的开发和编译，并且运用C语言编程开发出可以发出监控协议的管理监控平台进行相应的管理和监控模块的运行。其次研究网络通讯中的传输协议，以及数据报的传输过程，以及一些可以监控和管理网络流量的传输端口，制定出一套网络流量监控协议，即一套完整的监控字节。最终在Linux操作系统环境下实现完成该网络流量监控程序，并且用netfilter实现监控功能模块的设计。

研究思路：

本文首先介绍网络流量监控优化的一些基本概念以及一些在Linux下的C语言编译环境，其次介绍Linux netfilter监控模块在内核中的实现，在此着重介绍了netfilter在IPv4中的结构以及在Linux 2.4.x内核中实现，最后介绍了网络流量管理的策略、模块编程以及如何设计网络流量监控的功能模块。在了解这些技术的基础之上，成功的在Linux-2.4.20-8内核下开发出一套简单的网络流量监控模块。这些模块通过程序发出的监控指令进行动态的插入和卸载。这些模块分别实现了对ICMP网络流量，HTTP站点，FTP服务器的管理监控。

主要创新点：

    在Linux网络流量监控优化的设计中，为了使系统制定的监控管理字符能够顺利的传输到主机进行相关的操作，系统采用了TCP协议为传输监控指令的载体。TCP是一套可靠的传输协议，其采用三次握手的方式建立连接：请求端发送一个SYN段指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始序列号ISN。服务器发回包含服务器的初始序列号的SYN报文段作为应答。同时，将确认序号设置为客户的ISN加以客户的SYN报文段进行确认。一个SYN将占用一个序号。.客户必须将确认序号设置为服务器的ISN加以对服务器的SYN报文段进行确认。

总体安排和计划进度（包括阶段性工作内容及完成时间）：

2017年9月，选题背景意义和Linux开发环境介绍。

2017年10月，Linux网络流量监控核心技术介绍。

2017年10月至11月中旬，NETFILTER-网络监控模块设计。

2017年11月中旬至12月底，Linux网络流量系统设计。

2018年1月初，Linux网络流量系统的实现。

2018年2月，软件的实现与测试，以及论文定稿。

准备情况（查阅文献资料及调研情况、实验仪器设备准备情况等）：

在Linux系统中经常使用的网络流量工具是IPTABLES。管理工具iptables是Linux 2.4内核用来安装、维护、检查数据包规则的管理程序。

netfilter的核心开发者Paul Russell写的Packet Filtering HOW-TO 和NAT HOW-TO.

[1] 林宇，郭凌云.Linux网络流量编程[M].北京：人民邮电出版社，2014。

[2] W.Richard Stevens[美].TCP/IP祥解[M].北京：机械工业出版社，2010。

[3] 潭浩强.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2013。

[4] Robert L.Ziegler[美].Linux防火墙[M].北京：机械工业出版社，2016。

[5] Mitchell Krell[美].Linux系统安全[M].北京：电子工业出版社，2014。

[6] Arnold Robbins[美].Linux程序设计[M].北京：机械工业出版社，2015。

[7] 博佳科技.Linux防火墙探密[M].北京：国防科技出版社，2012。

[8] 森林图书工作室.Linux & Unix C程序设计[M].北京：国防工业出版社，2011。

[9] 位元文化工作室.Linux C/C++入门与进阶[M].北京：科学出版社，2014。

[10] 孟庆昌，吴健.Linux教程[M].北京：电子工业出版社，2014。

指导教师意见：

                    指导教师签名：                  年    月    日

毕业论文（设计）工作领导小组意见：

组长签名：                  年    月    日