基于DPDK的高速数据包捕获方法

① 基金 项 目：赛 尔 网络 下一 代 互联 网 技术 创 新项 目（ＮＧＩＩ２０１６０６０４）；国 家 自然 科 学基 金（６１ １６３０６４）；教 育部 人 文社 会 科 学工 程 科技 人 才培 养 专 项 （１５ＪＤＧＣ０２２）；新疆 师 范大学 “数据 安全 ”重 点实验 室 ，新 疆师 范大 学“计 算机 应用 技术”重 点学科 资助 收稿 时 间：２０１７－１０—０８；修 改 时间：２０１７－１ １－０１；采用 时 间：２０１７ １ １－０６；ｃｓａ在线 出版 时间 ：２０１８．０５．２８
２４０研 究开发 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
能强大、丢包率低，但 部署价 格 昂贵，功能单一 、扩 展 性差，不适合研 究人 员使用．另一种是软件包俘获系统， 系统成本 低 、灵 活性高，可 以灵活部 署俘获所 需 的数 据包，从而得到 了研 究者的青睐，成为 目前 网络 内容 监 测、网络安全 等研 究中广泛使用的技术．
传 统软件数据包捕 获通 常采用基于操作 系统内核 的旁路机 制，仅在 系统 内核 协议栈 处理数据 包时捕 获 数据包 ，整 个数据 包捕获都 或多或 少 的依赖 操作系 统 内核协 议栈，而操 作系统 内核收发 包需要首 先 由网卡 触发 中断，ＣＰＵ将数据包 从网卡缓存 拷贝到 内核 内存
计 算机 系统 应用 ＩＳＳＮ １００３·３２５４，ＣＯＤＥＮ ＣＳＡＯＢＮ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ＆ Ａｐｐｌｉｅａｔｉｏｎｓ，２０１８，２７（６）：２４０—２４３［ｄｏｉ：１０．１５８８８￣．ｃｎｋｉ．ｃｓａ．００６３８８］ ◎中国科 学 院软件研 究所 版权 所有 ．
Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｓａ＠ｉｓｃａｓ．ａｃ．ｃｎ
ＲＥＮ Ｈａｏ—Ｚｈｅ，Ｎ ＩＡＮ Ｍ ｅｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ哆，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓ ｔｈｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｅｃｏｍ ｅ ｈｉｇｈｅｒ，ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｗ ｅｂ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｅｒｖｉｃｅｓ．Ｂｕｔ ｉｔ ａｌｓｏ ａｄｄｓ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｔｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｄａｔａ ｃａｐｔｕｒｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｗｅ ｄｅｖｅｌｏｐ ａ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｎｅｔｗ ｏｒｋ ｐａｃｋｅｔ ｃａｐｔｕｒｅ ｓｏｆ ｔｗａｒｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｉｎｔｅｌ Ｄａｔａ Ｐｌａｎｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｋｉｔ（ＤＰＤＫ）．Ｔｈｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｐｔｕｒｅ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ— ｓｐｅｅｄ ｃａｍｐｕｓ ｎｅｔｗ ｏｒｋ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄａｔａ ｐａｃｋａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｌａｓｔｌｙ，ｗ ｅ ｔｅｓｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅ ｉｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐａｃｋｅｔ ｃａｐｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌｉｂｐｃａｐ．Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｐａｃｋｅｔ ｃａｐｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｏｆ ｃａｐｔｕ ｒｉｎｇ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｎｅｔｗ ｏｒｋ ｄａｔａ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＤＰＤＫ ；ｄａｔａ ｃａｐｔｕｒｅ；Ｌｉｂｐｃａｐ
引 言
网络技术 的快速发展，使网络应用越来越广泛，学 生的 学习和娱 乐离不开 校园 网的支持，也使得 校 园网 出 口数据 流量越 来越 大．为 了保障校 园 网系 统 的顺利 运行 、准确分 析网络 内容 的安全 ，需要对校 园 网进行 内容监 测和 审计．网络监测 和审计 实现 的前提 是对校 园 网络 出口进 行数据俘 获，现在各 高校 出 口流量达 到 万兆 以上，高速准确 的数据 包俘获 系统对校 园 网管 理 的作用越 来越重要．目前数据包俘获系统主要有两种ｆ１】， 一 种 是 定 制 硬 件 设 备 的 包 捕 获 系 统 ，使 用 专 有 设 备 ，性
ｈｔｔｐｌ：／／ｗｗｗ ．Ｃ—Ｓ－ａ．ｏｒｇ．ｃａ
Ｔｅ１：＋８６．１０．６２６６１０４１
基于 ＤＰＤＫ 的高速数据包捕获方法①
任昊哲，年 梅
ｆ新疆师范大学 计算机科学技术学院，乌鲁木齐 ８３００５４） 通 讯作者 ：任吴哲，Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｅｎｈａｏｚｈｅ２０１０＠ｑｑ．ｃｏｍ 摘 要：不断增大 的网络带 宽给 人们提 供 了丰富 的网络应用和 服务的 同时，也给传 统的数据俘获系统带来 了挑 战． 本系统基于 Ｉｎｔｅｌ数据平面开发套件 （Ｄａｔａ Ｐｌａｎｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｋｉｔ，ＤＰＤＫ）设计 了高速网络 数据包捕 获软件 ．能够 更 好适应 目前校 园网高速 网络数据包捕获 的要求，为 网络数据包分析提供技术支持．最后，本文对基于 ＤＰＤＫ的数据 包捕获系统和传 统 Ｌｉｂｐｃａｐ进行了实验结果对 比，表 明基于 ＤＰＤＫ的数据包捕获系统能够 明显提升 高速 网络 出 口 数 据 俘 获 的 性 能 ． 关键词：数据平面开发套件 ；数据包捕 获；网络数据包捕获 函数包
引用格式：任昊哲，年梅．基于 ＤＰＤＫ 的高速数据包捕获方法．计算机系统应用，２０１８，２７（６）：２４０－２４３．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．Ｃ～Ｓ ａ．ｏｒｇ．ｃｎ／１００３—３２５４／６３８８．ｈｔｍｌ
Ｍ ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ 百度文库ｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｐａｃｋｅｔ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＰＤＫ