CN117278660B - 一种基于dpdk技术的流量过滤的协议解析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法。为了克服现有技术往往使用固定的过滤规则，无法同时满足多种业务需求，应用场景受限的问题；本发明包括以下步骤：S1：资源初始化，包括定时器库、内存资源和网络接口；S2：读取配置过滤文件，构建并更新过滤模型；S3：从网络接口采集读取数据报文，循环解析每个数据报文，与过滤模型匹配，过滤符合过滤条件的数据报文，将保留的数据报文导出到数据库中存储。在对应业务前进行过滤模型的匹配，实时更新过滤规则，能同时满足多种业务的过滤规则。
Description
技术领域
本发明涉及协议解析技术领域，尤其涉及一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法。
背景技术
在数据安全领域，常使用DPDK（Data Plane Development Kit，数据平面开发）来进行网络流量的监控。利用DPDK技术进行业务流量的高效处理，包括流量采集、协议解析、安全事件检测和异常行为检测等。
随着互联网的普及，流量体系已较大，在硬件能力有限的情况下，很难做到全流量的分析。某些情况下，只对某个业务节点的流量感兴趣，希望能做定向流量的解析，丢弃其他流量；或对某个业务节点的流量不感兴趣，希望能丢弃这部分流量，以免产生干扰数据。某些情况下，希望根据实际情况（安全事件、特殊时间节点），动态调整流量解析对象，进行个别流量的跟踪。在特殊应用中，比如文件重组，需要跟踪某个特定IP输出的文件。
目前的流量过滤方法往往使用固定的过滤规则，无法同时满足多种业务需求，应用场景受限。例如，一种在中国专利文献上公开的“流量过滤方法及装置”，其公告号CN106878074A，包括：抓取目标网络流量；基于目标协议类型对所述目标网络流量进行报文格式解析，获取该目标网络流量中携带的与文件格式相关联的内容关键字；将所述内容关键字与预设关键字进行匹配，如果所述内容关键字匹配所述预设关键字，过滤并保存携带有所述内容关键字的目标网络流量。该方案采用固定的过滤规则，无法同时满足多种业务需求，应用场景受限。
发明内容
本发明主要解决现有技术往往使用固定的过滤规则，无法同时满足多种业务需求，应用场景受限的问题；提供一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，在对应业务前进行过滤模型的匹配，实时更新过滤规则，能同时满足多种业务的过滤规则。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，包括以下步骤：
S1：资源初始化，包括定时器库、内存资源和网络接口；
S2：读取配置过滤文件，构建并更新过滤模型；
S3：从网络接口采集读取数据报文，循环解析每个数据报文，与过滤模型匹配，过滤符合过滤条件的数据报文，将保留的数据报文导出到数据库中存储。
在对应业务前进行过滤模型的匹配，实时更新过滤规则，能同时满足多种业务的过滤规则。
作为优选，所述的步骤S2包括以下过程：
S201：读取配置过滤文件，判断过滤开关是否打开，若是，则进入下一步，否则，结束读取；
S202：构建过滤模型，创建定时器对象并启动后结束读取；
S203：定时器回调时过滤模型中的过滤规则更新；判断过滤规则配置是否更新；若是，则更新过滤模型后等待下次执行；否则直接等待下次执行。
能够根据实际需要，实时更新过滤规则，支持不同应用场景下的过滤规则，支持IP地址区间范围的过滤筛选，应用范围广。
作为优选，过滤模型的构建过程为：
根据各部分开关配置，读取配置信息；
在开关打开时，读取规则个数，根据规则个数创建结构体数组；
配置中至少配置一个IP地址；根据配置项内容确定匹配模型；
按行读取，依次存入结构体数组中；
根据IP地址和子网掩码位数mask计算各配置规则的IP地址区间。
作为优选，规则格式包括黑名单和白名单的IP地址、子网掩码位数mask和网络接口号port。
作为优选，所述的过滤模型包括名称、开关值和规则内容；
规则内容中包括白名单或黑名单类型、匹配规则和具体内容信息。
根据黑名单，丢弃无关业务的流量；根据白名单，只处理感兴趣的流量。
作为优选，从网络接口读取的数据具体经过以下处理线程处理：
从ring环批量获取报文包；
当报文包个数大于零时，循环解析每个报文，获取包括源IP、源POTR、目的IP、目的PORT和协议类型的五元组信息；
过滤模型匹配，若是黑名单符合过滤条件，则释放相关内存资源；若是白名单符合过滤条件，则应用层协议解析后将具有相同五元组信息的解析流转至同一导出线程；
返回，继续从ring环批量获取报文包；
当报文包个数小于等于零时，返回，继续从ring环批量获取报文包。
作为优选，过滤模型匹配过程为：
根据应用场景选择过滤模型对象；
在开关打开时，根据报文的源IP、源POTR、目的IP和目的PORT四元组信息进行匹配；
选择源IP，判断源IP是否在过滤模型的IP地址区间范围内，若是，则通过二分法匹配对应的IP地址；否则，选择目的IP；
判断通过二分法是否匹配到对应的IP地址，若是，则根据匹配模型进行其他元素的匹配；否则，选择目的IP；
判断匹配模型的其他元素是否全部匹配，若是，则匹配成功；否则，选择目的IP；
判断选择的目的IP是否在过滤模型的IP地址区间范围内，若是，则进一步匹配对应IP地址；否则匹配失败；
若进一步匹配到对应IP地址，则判断其他元素是否全部匹配，否则，匹配失败；
若其他元素全部匹配，则匹配成功，否则，匹配失败；
若匹配成功且为黑名单，则跳过该报文处理；若匹配成功且为白名单则进行报文处理；
若匹配失败且为黑名单，则处理该报文，若匹配失败且为白名单则跳过该报文处理。
能同时满足多种业务的过滤规则，只需在对应业务前进行过滤模型的匹配；过滤规则配置灵活:(src)IP/mask/port, (dst)IP/mask/port，支持至少一个IP地址的配置，有各种组合配置，应用范围更广；在不重启应用的情况下，根据现场环境实时更新过滤规则；支持IP地址区间范围的过滤筛选，更切合实际情况；根据黑名单，丢弃无关业务的流量；根据白名单，只处理感兴趣的流量。
作为优选，报文采集过程具体为：
从网络接口读取数据；
当报文包个数大于零时，基于RSS功能获取报文的五元组信息；将具有相同五元组信息的报文转至同一处理线程；返回，从网络接口读取数据；
当报文包个数小于等于零时，返回，从网络接口读取数据。
作为优选，报文导出过程具体为：
从ring环批量获取解析流；
当报文包个数大于零时，按照协议类型进行数据组包；将数据导出到数据库存储；返回，从ring环批量获取解析流；
当报文包个数小于等于零时，返回，从ring环批量获取解析流。
本发明的有益效果是：
1. 过滤规则配置灵活，支持至少一个IP地址的配置，有各种组合配置，应用范围更广。
2.在不重启应用的情况下，根据现场环境实时更新过滤规则。
3.支持IP地址区间范围的过滤筛选，更切合实际情况。
4.根据黑名单，丢弃无关业务的流量；根据白名单，只处理感兴趣的流量。
附图说明
图1是本发明的资源初始化流程图。
图2是本发明的读取配置过滤信息流程图。
图3是本发明的采集线程流程图。
图4是本发明的处理线程流程图。
图5是本发明的导出线程流程图。
图6是本发明的过滤模型构建流程图。
图7是本发明的过滤模型示意图。
图8是本发明的过滤模型匹配流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例的一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，包括以下步骤：
S1：资源初始化，包括定时器库、内存资源和网络接口。
如图1所示，资源初始化包括读取配置文件、初始化定时器、初始化内存资源、初始化网络接口和创建线程等。
在本实施例中，初始化的内存资源包括ring、mbuf等；创建的线程包括采集capture线程、处理process线程和导出export线程。
S2：读取配置过滤文件，构建并更新过滤模型。
如图2所示，读取配置过滤信息的具体过程为：
S201：读取配置过滤文件，判断过滤开关是否打开，若是，则进入下一步，否则，结束读取。
S202：构建过滤模型，创建定时器对象并启动后结束读取。
如图6所示，在本实施例中，过滤模型的构建过程为：
1）根据各部分开关配置，读取配置信息。配置信息包括全域流量、下盘流量、文本还原流量等。
2）判断开关是否打开；
在开关打开时，读取规则个数，创建结构体数组；数组大小为规则个数。
在开关未打开时，退出。
规则格式为【bool】ip/mask/port，ip/mask/port。
其中，bool为0代表黑名单，bool为1代表白名单。ip代表IP地址；mask代表子网掩码位数；port代表网络接口号。
3）在双向配置中至少配置一个IP地址，mask默认为32。
根据配置项内容确定匹配模型。例如，bit0是否指定srcIP（源IP），bit1是否指定dstIP（目的IP），bit4是否指定srcPORT（源PORT），bit5是否指定dstPORT（目的PORT）。
4）按行读取，依次存入结构体数组的元素中。
5）根据IP地址和子网掩码位数mask计算各配置规则的IP地址区间，即首元素ipBegin和末元素ipEnd。
6）根据首元素ipBegin的值进行升序排序。
本实施例的过滤规则配置灵活:(src)IP/mask/port, (dst)IP/mask/port，支持至少一个IP地址的配置，有各种组合配置，应用范围更广；支持IP地址区间范围的过滤筛选，更切合实际情况。
构建的过滤模型如图7所示，过滤模型包括名称、开关值和规则内容；在本实施例中，规则内容包括白名单或黑名单类型、匹配模型和具体信息。在本实施例中，具体信息为首元素ipBegin、末元素ipEnd和网络接口号port等。
S203：定时器回调时过滤模型中的过滤规则更新。
判断过滤规则配置是否更新（文件中的mtime）；若是，则更新过滤模型后等待下次执行；否则直接等待下次执行。
S3：从网络接口采集读取数据报文，循环解析每个数据报文，与过滤模型匹配，过滤符合过滤条件的数据报文，将保留的数据报文导出到数据库中存储。
具体的包括采集capture线程、处理process线程和导出export线程。
采集capture线程如图3所示，具体过程为：
A1：从网络接口读取数据rte_eth_rx_burst()。
A2：判断报文包个数是否大于0，若是，则基于RSS功能获取报文的五元组信息；否则，返回步骤1>从网络接口读取数据。
A3：将具有相同五元组信息的报文转至同一处理process线程处理，即rte_ring_enqueue()；返回步骤1>从网络接口读取数据。
处理process线程如图4所示，具体过程为：
B1：从ring环批量获取报文包,即rte_ring_dequeue_burst。
B2：判断报文包个数是否大于0，若是，则循环解析每个报文；否则，返回步骤1>从ring环批量获取报文包。
B3：以太网包头解析，获取包括源IP、源POTR、目的IP、目的PORT和协议类型的五元组信息。
B4：过滤模型匹配，判断是否符合过滤条件。
若是黑名单，符合过滤条件，则释放相关内存资源，否则进行处理；
若是白名单，符合过滤条件，则应用层协议解析后将具有相同五元组信息的解析流转至同一导出线程，否则释放资源。
B5：返回步骤1>从ring环批量获取报文包。
过滤模型匹配过程如图8所示，具体过程包括：
1>根据应用场景选择过滤模型对象。
在本实施例中，能够根据实际需要，手动添加过滤规则。或者能够根据大数据分析结果，输出一个黑/白名单，反向作用于流量的采集。比如：某个服务网络接口的数据，无法进行上层应用的解析，可认为协议解析引擎无法解析该协议，丢弃，生成对应的黑名单；全是重复数据，可认定无法获取更多信息，生成对应的黑名单。过滤规则支持动态更新。
2>判断开关是否打开，在开关打开时，根据报文的源IP、源POTR、目的IP和目的PORT四元组信息进行匹配。
3>选择srcIP，以srcIP为目标IP，判断srcIP是否在过滤模型的IP地址区间范围内，若是，则通过二分法匹配对应的IP地址；否则，选择dstIP。
4>判断通过二分法是否匹配到对应的IP地址，若是，则根据匹配模型进行其他元素的匹配；否则，选择dstIP。
5>判断匹配模型的其他元素是否全部匹配，若是，则匹配成功；否则，选择dstIP。
6>判断选择的dstIP是否在过滤模型的IP地址区间范围内，若是，则进一步匹配对应IP地址；否则匹配失败。
7>若进一步匹配到对应IP地址，则判断匹配模型中其他元素是否全部匹配，否则，匹配失败。
8>若其他元素全部匹配，则匹配成功，否则，匹配失败。
若匹配成功且为黑名单，则跳过该报文处理；若匹配成功且为白名单则进行报文处理。
若匹配失败且为黑名单，则处理该报文，若匹配失败且为白名单则跳过该报文处理。
导出export线程如图5所示，过程具体为：
C1：从ring环批量获取解析流，即rte_ring_dequeue_burst()；
C2：判断报文包个数是否大于0，若是，则按照协议类型进行数据组包；否则，返回步骤1>从ring环批量获取解析流。
C3：将数据导出到数据库存储，供数据分析使用。返回步骤1>从ring环批量获取解析流。
本实施例的方案能同时满足多种业务的过滤规则，只需在对应业务前进行过滤模型的匹配；过滤规则配置灵活:(src)IP/mask/port, (dst)IP/mask/port，支持至少一个IP地址的配置，有各种组合配置，应用范围更广；在不重启应用的情况下，根据现场环境实时更新过滤规则；支持IP地址区间范围的过滤筛选，更切合实际情况；根据黑名单，丢弃无关业务的流量；根据白名单，只处理感兴趣的流量。
应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：资源初始化，包括定时器库、内存资源和网络接口；
S2：读取配置过滤文件，构建并更新过滤模型；
S3：从网络接口采集读取数据报文，循环解析每个数据报文，与过滤模型匹配，过滤符合过滤条件的数据报文，将保留的数据报文导出到数据库中存储；
根据配置项内容确定匹配模型；
判断过滤规则配置是否更新；若是，则更新过滤模型后等待下次执行；否则直接等待下次执行；
过滤模型的构建过程为：
根据各部分开关配置，读取配置信息；
在开关打开时，读取规则个数，根据规则个数创建结构体数组；
配置中至少配置一个IP地址；根据配置项内容确定匹配模型；
按行读取，依次存入结构体数组中；
根据IP地址和子网掩码位数mask计算各配置规则的IP地址区间；
规则格式包括黑名单和白名单的IP地址、子网掩码位数mask和网络接口号port；
所述的过滤模型包括名称、开关值和规则内容；
规则内容中包括白名单或黑名单类型、匹配规则和具体内容信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下过程：
S201：读取配置过滤文件，判断过滤开关是否打开，若是，则进入下一步，否则，结束读取；
S202：构建过滤模型，创建定时器对象并启动后结束读取；
S203：定时器回调时过滤模型中的过滤规则更新；判断过滤规则配置是否更新；若是，则更新过滤模型后等待下次执行；否则直接等待下次执行。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，其特征在于，从网络接口读取的数据具体经过以下处理线程处理：
从ring环批量获取报文包；
当报文包个数大于零时，循环解析每个报文，获取包括源IP、源POTR、目的IP、目的PORT和协议类型的五元组信息；
过滤模型匹配，若是黑名单符合过滤条件，则释放相关内存资源；若是白名单符合过滤条件，则应用层协议解析后将具有相同五元组信息的解析流转至同一导出线程；
返回，继续从ring环批量获取报文包；
当报文包个数小于等于零时，返回，继续从ring环批量获取报文包。
4.根据权利要求3所述的一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，其特征在于，过滤模型匹配过程为：
根据应用场景选择过滤模型对象；
在开关打开时，根据报文的源IP、源POTR、目的IP和目的PORT四元组信息进行匹配；
选择源IP，判断源IP是否在过滤模型的IP地址区间范围内，若是，则通过二分法匹配对应的IP地址；否则，选择目的IP；
判断通过二分法是否匹配到对应的IP地址，若是，则根据匹配模型进行其他元素的匹配；否则，选择目的IP；
判断匹配模型的其他元素是否全部匹配，若是，则匹配成功；否则，选择目的IP；
判断选择的目的IP是否在过滤模型的IP地址区间范围内，若是，则进一步匹配对应IP地址；否则，匹配失败；
若进一步匹配到对应IP地址，则判断其他元素是否全部匹配，否则，匹配失败；
若其他元素全部匹配，则匹配成功，否则，匹配失败；
若匹配成功且为黑名单，则跳过该报文处理；若匹配成功且为白名单则进行报文处理；
若匹配失败且为黑名单，则处理该报文，若匹配失败且为白名单则跳过该报文处理。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，其特征在于，报文采集过程具体为：
从网络接口读取数据；
当报文包个数大于零时，基于RSS功能获取报文的五元组信息；将具有相同五元组信息的报文转至同一处理线程；返回，从网络接口读取数据；
当报文包个数小于等于零时，返回，从网络接口读取数据。
6.根据权利要求1或4所述的一种基于DPDK技术的流量过滤的协议解析方法，其特征在于，报文导出过程具体为：
从ring环批量获取解析流；
当报文包个数大于零时，按照协议类型进行数据组包；将数据导出到数据库存储；返回，从ring环批量获取解析流；
当报文包个数小于等于零时，返回，从ring环批量获取解析流。
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