網(wǎng)絡(luò)資料處理技術(shù)的未來-DPI

　　網(wǎng)絡(luò)科技瞬息萬(wàn)變，使用者的需求也是日新月異。但即使在這劇變的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代里，也有一件事無法改變，那便是信息將永無止境地激增。當(dāng)前報(bào)文處理技術(shù)僅能做到信息導(dǎo)向的功能，而面對(duì)龐大網(wǎng)絡(luò)信息所帶來的眾多威脅與挑戰(zhàn)，無法了解報(bào)文內(nèi)容的信息管理者如同霧里看花，只能利用龐大的后端芯片與軟件機(jī)制來防范潛在的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在，下一代的深層報(bào)文檢測(cè)(DPI，Deep Packet Inspection)解決方案，將大幅提升網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器的安全性與功能，讓企業(yè)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者創(chuàng)造更多價(jià)值。

　　企業(yè)市場(chǎng)：征服海量信息挑戰(zhàn)

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進(jìn)，企業(yè)對(duì)于信息安全的主要需求也逐漸不同。早期，企業(yè)著重于對(duì)抗如病毒、非法登錄等外部攻擊;而到后來則開始以使用者行為與思考為出發(fā)點(diǎn)，建立信息安全的機(jī)制。也就是說從當(dāng)初“排除”的思維改變成“分析”的概念。

　　當(dāng)然，除了企業(yè)信息安全的需求不斷增長(zhǎng)之外，網(wǎng)絡(luò)威脅也是日新月異。比如說網(wǎng)絡(luò)上的威脅早已不再隨機(jī)，而變成高度目標(biāo)導(dǎo)向，攻擊非常精準(zhǔn)。而其方式也從單純病毒式的外部攻擊，擴(kuò)張至木馬式的內(nèi)部滲透。種種的威脅與挑戰(zhàn)都讓珍貴的企業(yè)信息暴露在極高的風(fēng)險(xiǎn)之中，如果通過龐大的后臺(tái)軟件來建立信息安全機(jī)制，雖然可提供一定的可靠度，但是其管理與運(yùn)算成本卻是非常驚人。現(xiàn)在，通過 DPI解決方案，企業(yè)可以精密地在每一個(gè)報(bào)文進(jìn)出企業(yè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，深入分析了解其所內(nèi)含的信息。一旦系統(tǒng)管理者能在此關(guān)鍵環(huán)節(jié)輕松掌握與分析所有的信息，那么它就如同化身為明察秋毫的海關(guān)人員般，能以非常有效率的方式，掌握所有進(jìn)出的信息。

　　另一方面，隨著無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的日益成熟，以及移動(dòng)辦公的普及，企業(yè)對(duì)其分支網(wǎng)絡(luò)的管理難度有上了一個(gè)新的臺(tái)階。因?yàn)?，傳統(tǒng)上的防護(hù)設(shè)備(如防火墻)是假設(shè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是可以信賴的，只需將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)隔開，僅開放少許端口或連接，控制以及檢測(cè)這少量的連接便可。但是這種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)假設(shè)已經(jīng)完全不適用于當(dāng)今，員工的被入侵的移動(dòng)設(shè)備或者陌生訪客的臨時(shí)接入，都會(huì)給企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)帶來不確定的風(fēng)險(xiǎn)，諸如病毒感染，木馬后門植入，甚至絕密資料的泄漏等等。面對(duì)這些企業(yè)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)部被撕開的口子，網(wǎng)絡(luò)管理人員不能再安枕無憂。他們需要更加全面和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文管理和監(jiān)控能力。通過引入高速的DPI解決方案，檢測(cè)每一個(gè)在企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部傳遞的報(bào)文，也變得非常重要起來。

　　因此，DPI技術(shù)在企業(yè)市場(chǎng)便可產(chǎn)生許多不同的應(yīng)用。除了可應(yīng)用于龐大的信息安全需求之外，更可以做企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容與流量控制等精密的網(wǎng)絡(luò)管理。通過DPI技術(shù)，企業(yè)將能擺脫被動(dòng)的姿態(tài)，以經(jīng)濟(jì)有效的方式主動(dòng)管理內(nèi)外部的網(wǎng)絡(luò)信息。

圖1 深層報(bào)文檢測(cè)(DPI)大幅提升企業(yè)信息安全范疇

　　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)市場(chǎng)：再創(chuàng)獲利高峰

　　從電話成功問世以來，人類社會(huì)的通訊網(wǎng)絡(luò)便以極其快速且復(fù)雜的方式拓展著，而運(yùn)營(yíng)商始終扮演者關(guān)鍵的角色。然而，面對(duì)目前這個(gè)高科技普及化的時(shí)代，消費(fèi)者可以輕易地使用VoIP或是P2P等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或應(yīng)用，因此光是提供清晰的語(yǔ)音與基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是無法讓消費(fèi)者對(duì)運(yùn)營(yíng)商產(chǎn)生忠誠(chéng)并貢獻(xiàn)獲利的。而許多如Google等在線服務(wù)提供者，也以非常精彩有效的方式，取代了早期網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商提供的網(wǎng)絡(luò)入口信息功能。因此如何變得與眾不同，成為了當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商們成功營(yíng)運(yùn)的關(guān)鍵問題。

　　因此網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商若要繼續(xù)成長(zhǎng)，新應(yīng)用開發(fā)與網(wǎng)絡(luò)通訊品質(zhì)提升可以說是關(guān)鍵。近年來，許多振奮人心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都已問世，但由于網(wǎng)絡(luò)速度與信息安全等條件制約，導(dǎo)致通訊業(yè)者難以快速導(dǎo)入，進(jìn)而創(chuàng)造利潤(rùn)。而網(wǎng)絡(luò)上如P2P等復(fù)雜且難以管理的信息交換機(jī)制，也讓網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者不易保障網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)。另外，收費(fèi)機(jī)制也一個(gè)令人頭痛的問題。就算推出了新的應(yīng)用，但服務(wù)提供者要如何有效的得知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)龐大交換信息中包含了特定的增值服務(wù)，并借此公平且輕易地向特定使用者收取增值服務(wù)費(fèi)用呢?

　　以上這些問題，隨著高速DPI解決方案的問世，都將可以一一改善。通過高效的深層報(bào)文管理，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以有效掌握所有系統(tǒng)上的信息流量，進(jìn)而提升QoS等機(jī)制，來有效維護(hù)網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)。而一旦能掌握每個(gè)報(bào)文的內(nèi)容后，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者也能檢測(cè)到使用者目前正在使用的應(yīng)用是什么，并由此開發(fā)出適合于新應(yīng)用，并更有利于雙方的收費(fèi)機(jī)制。

　　當(dāng)然，在高速DPI解決方案的驅(qū)動(dòng)下，傳輸?shù)膬?nèi)容無所遁形，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者能夠更加方便地提供信息安全保障，進(jìn)而提升自身服務(wù)的價(jià)值。

圖2 運(yùn)營(yíng)商對(duì)深層報(bào)文檢測(cè)需求日益強(qiáng)勁

　　統(tǒng)一的平臺(tái)，統(tǒng)一的特征庫(kù)

　　對(duì)于眾多的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)問題以及需求，反病毒、反攻擊、信息安全審計(jì)、業(yè)務(wù)流量管理和特定業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)等等，它們中的幾個(gè)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。傳統(tǒng)辦法將其分開處理往往會(huì)帶來軟件開發(fā)、設(shè)備投資、場(chǎng)地占用、能源消耗以及維護(hù)工作上的巨大投入，而獲得的僅僅是低性能的系統(tǒng)，而且經(jīng)過多個(gè)設(shè)備后報(bào)文的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)會(huì)變得相當(dāng)大。這些對(duì)于現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)是個(gè)可怕的負(fù)擔(dān)，也是為什么這些業(yè)務(wù)尚未完全開展起來的原因之一。

　　這些重要但開銷巨大的業(yè)務(wù)有很多共同之處，都需要將網(wǎng)絡(luò)報(bào)文基于網(wǎng)絡(luò)會(huì)話重整然后查閱會(huì)話的每一個(gè)字節(jié) ，也即所謂的深度報(bào)文檢測(cè)。高性能的DPI系統(tǒng)能夠?qū)⑦@些看似獨(dú)立卻又緊密聯(lián)系的業(yè)務(wù)引入一同統(tǒng)一的架構(gòu)平臺(tái)上，大大減少了開發(fā)時(shí)間、設(shè)備、場(chǎng)地占用、能源消耗和維護(hù)的成本。

　　在DPI系統(tǒng)設(shè)計(jì)中另一個(gè)至關(guān)重要的問題就是，如何描述需要在網(wǎng)絡(luò)報(bào)文中尋找的內(nèi)容。我們需要一種語(yǔ)言，簡(jiǎn)單卻又靈活，并且能夠精確地將已知病毒、攻擊、敏感信息和不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特征描述出來。而正則表達(dá)式(Regular Expression)正是這樣一種語(yǔ)言，它能夠較為簡(jiǎn)單地描述清楚特征，而且又不失靈活性，與它相伴而生的自動(dòng)機(jī)技術(shù)(Finite Automaton)又是快速同時(shí)處理多條特性匹配的最好方式。

　　所以將各種業(yè)務(wù)使用到的特征用正則表達(dá)式描述出來，形成不同的正則特征庫(kù)。這些特征庫(kù)從系統(tǒng)中獨(dú)立出來，可以很容易地放入其他系統(tǒng)中重復(fù)使用，以加速新產(chǎn)品開發(fā);而且它們可以方便地更新，這樣能夠處理每月以萬(wàn)記增加的病毒和攻擊特征、新增加的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及經(jīng)常不定期改變的私有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這種獨(dú)立的特征庫(kù)模式會(huì)催生出更多專注于特征庫(kù)開發(fā)的機(jī)構(gòu)，而設(shè)備制造者們可以更加專注于其他方面的創(chuàng)造。

　　六百倍的效能，百分之六的耗電

　　LSI是業(yè)界最早涉足DPI芯片解決方案的公司之一，其Tarari系列DPI解決方案自2001年問世以來已經(jīng)得到業(yè)界領(lǐng)先公司的青睞，2006年推出全球首款DPI ASIC處理器，2008年又先后推出了基于最新T10技術(shù)的T1000及T2000芯片解決方案。LSI Tarari DPI處理器系列經(jīng)過了8年的發(fā)展，技術(shù)演進(jìn)了5代。扎實(shí)的技術(shù)積累與眾多的商業(yè)應(yīng)用案例經(jīng)驗(yàn)，讓該系列處理器發(fā)展地相當(dāng)成熟、更加貼近實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，而更多的前瞻性設(shè)計(jì)讓這系列方案成為DPI行業(yè)的領(lǐng)航者。

　　了解了DPI解決方案的優(yōu)勢(shì)后，我們接下來便應(yīng)該思考如何規(guī)劃搭載高速DPI解決方案的高效能系統(tǒng)了。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，我們需要了解LSI Tarari處理器與中央處理器的搭配關(guān)系，這是關(guān)鍵的問題。首先，我們需考慮處理器頻率與網(wǎng)絡(luò)流量搭配狀況，最好使處理器對(duì)于網(wǎng)絡(luò)流量的轉(zhuǎn)發(fā)能力以及TCP/IP流的管理能力和高速DPI芯片能夠匹配。而當(dāng)我們追求更高效能時(shí)，多核處理器自然是合適的選擇，而現(xiàn)在不論是X86或是RISC架構(gòu)的處理器都有豐富的多核處理器可供選擇。

　　通過多核處理器與LSI Tarari的組合，搭載LSI Tarari的系統(tǒng)能以非常有效率的方式發(fā)揮極大的效能。例如同樣都是3Ghz頻率的中央處理器，在使用純軟件方案與使用LSI Tarari基于ASSP(Application-specific Standard Processor)的高速DPI解決方案的對(duì)比測(cè)試中，它們處理上會(huì)有超過600倍以上的性能差距，成效可謂相當(dāng)驚人。

　　而使用LSI Tarari處理器對(duì)系統(tǒng)在耗電上的貢獻(xiàn)也更是卓越。以10 Gb/s的深層報(bào)文檢測(cè)任務(wù)為例，我們將需要20組搭載Intel Xeon 3Ghz Dual-Core的系統(tǒng)來應(yīng)付如此繁重的軟件解決方案，而其總耗電約為5000瓦。但是若是使用搭配LSI Tarai DPI芯片解決方案的系統(tǒng)的話，處理同樣的運(yùn)算總體系統(tǒng)功耗需求僅需265瓦。也就是說，通過LSI Tarari處理器的貢獻(xiàn)，我們大約可以省下約94%的耗電!

　　綜上所述，DPI芯片解決方案是提升系統(tǒng)深層報(bào)文處理能力的理想選擇。而不論搭配的是普通處理器、多核心處理器還是網(wǎng)絡(luò)處理器，在使用了高速DPI的芯片解決方案后，我們都能輕易且大幅地提升系統(tǒng)的深層報(bào)文處理能力。

圖3 深層報(bào)文檢測(cè)解決方案可有效配合任何功能訴求的處理器