入侵檢測系統(tǒng)中字符串匹配算法與實現(xiàn).pdf

1、作為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容安全檢查的重要技術(shù)，字符串匹配算法被廣泛的應(yīng)用在入侵檢測、入侵保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)防病毒和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容監(jiān)控等網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中。字符串匹配是網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中對計算資源要求最高的部分，例如在當(dāng)前的入侵檢測系統(tǒng)中字符串匹配占用了百分之五十以上的計算資源。隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊的手段日益增多，網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備中需要定義的模式字符串?dāng)?shù)量隨之上升，這使得字符串匹配占用網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)計算資源的比例還將增大。另外，從近二十年的發(fā)展來看，網(wǎng)絡(luò)速率的提升速度大約為處理器的處理能

2、力提升速度的3倍?；谔幚砥鞯能浖址ヅ浼夹g(shù)不能滿足網(wǎng)絡(luò)速率發(fā)展的需求?；趯Ｓ眉呻娐返淖址ヅ渌惴軌蛱峁└咚俚淖址ヅ洌瞧淠Ｊ阶址卤容^困難，不能適應(yīng)安全系統(tǒng)檢測規(guī)則的頻繁更新。 本文使用兼顧了軟件的靈活性和專用集成電路速率的FPGA來實現(xiàn)高速的字符串匹配。目前已有很多基于FPGA的字符串匹配研究，但是這些算法還有提高的余地，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：1）部分算法字節(jié)比較器不能充分使用FPGA的查找表；2）輸

3、入信號和比較器的扇出太大造成系統(tǒng)的時鐘頻率不可能太高；3）比較器的大量使用會降低系統(tǒng)的資源利用率；4）FPGA中的資源使用不合理，有的較多的使用了LUT和組合邏輯，而寄存器資源使用較少，另外一些則反之。 本文針對以上問題，對千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和萬兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對高性能的字符串匹配進(jìn)行了研究。本文取得的成果包括以下幾個方面： 1）提出了適合千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的雙Hash字符串匹配算法。雙Hash匹配法的主要思想是在于使用FPGA中的雙端

4、口存儲器來實現(xiàn)Hash查找。雙Hash匹配算法有兩個優(yōu)勢：第一，每一個雙端口存儲器可以實現(xiàn)一種長度的字符串查找，這樣大大提高了資源利用率，雙Hash匹配算法資源利用率比相關(guān)基于Hash的匹配算法提高了百分之八十；第二，能夠在線進(jìn)行匹配模式串更新，解決了許多系統(tǒng)需要關(guān)機(jī)或者是更換芯片才能實現(xiàn)模式串更新的問題。 2）提出了適合萬兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的半字節(jié)字符串匹配算法。該算法通過對半字節(jié)比較器的比較結(jié)果和延時寄存器組的共享，極大地提高了資