基于Winpcap的網(wǎng)絡(luò)流媒體識(shí)別算法研究與實(shí)現(xiàn)
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隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、視頻壓縮等關(guān)鍵技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)目前已成為繼文字和圖片之后，互聯(lián)網(wǎng)信息傳播的主要形式。通過網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)，用戶可以方便地存取、查閱和播放網(wǎng)絡(luò)上的流媒體數(shù)據(jù)。如何從海量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中快速發(fā)現(xiàn)流媒體數(shù)據(jù)，是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)視頻用戶行為分析及視頻內(nèi)容監(jiān)管等服務(wù)的前提和基礎(chǔ)。
網(wǎng)絡(luò)流媒體服務(wù)為應(yīng)用層服務(wù)，其數(shù)據(jù)傳輸主要采用專有應(yīng)用層協(xié)議RTP／RTCP。因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)流的發(fā)現(xiàn)首先是識(shí)別應(yīng)用層協(xié)議。針對(duì)應(yīng)用層協(xié)議的識(shí)別，文獻(xiàn)提出了一種以協(xié)議中出現(xiàn)頻率最高的字段作為特征串來識(shí)別協(xié)議的方法，且采用一個(gè)特征串來標(biāo)識(shí)一種協(xié)議。文獻(xiàn)提出了基于簽名字串的方法來識(shí)別應(yīng)用層協(xié)議，其主要針對(duì)的是P2P協(xié)議的范圍，且需要對(duì)整個(gè)報(bào)文通過匹配多個(gè)特征串來識(shí)別一種P2P協(xié)議，時(shí)間效率偏低。文獻(xiàn)提出了基于先分類后分組的識(shí)別應(yīng)用層協(xié)議及流量的方法，但此方法的本質(zhì)還是基于某些固定端口的，若對(duì)于通過隨機(jī)選擇端口而實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用層協(xié)議，此方法就缺乏準(zhǔn)確性和靈活性。
本文通過分析網(wǎng)絡(luò)流媒體交互過程的特征，以應(yīng)用層傳輸協(xié)議對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵特征字串為判斷依據(jù)，設(shè)計(jì)了一種基于Winpcap的網(wǎng)絡(luò)視頻流識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)流媒體的發(fā)現(xiàn)，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)本文設(shè)計(jì)的算法性能進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。
1 Winpeap簡(jiǎn)介
Winpcap是由伯克利分組捕獲庫(kù)派生而來的分組捕獲庫(kù)，它在Windows操作平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)底層包的截取過濾。
Winpcap是BPF模型和Libpcap函數(shù)庫(kù)在Windows平臺(tái)下網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包捕獲和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析的一種體系結(jié)構(gòu)，這個(gè)體系結(jié)構(gòu)是由一個(gè)核心的包過濾驅(qū)動(dòng)程序，一個(gè)底層的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)Packet．dll和一個(gè)高層的獨(dú)立于系統(tǒng)的函數(shù)庫(kù)Libpcap組成。底層的包捕獲驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶋H為一個(gè)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序，通過對(duì)NDIS中函數(shù)的調(diào)用為Windows 95／98／NT／2000提供一類似于UNIX系統(tǒng)下Berkeley Packet Filter的捕獲和發(fā)送原始數(shù)據(jù)包的能力。Packet．dll是對(duì)這個(gè)BPF驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行訪問的API接口，同時(shí)它有一套符合Libpcap接口(UNIX下的捕獲函數(shù)庫(kù))的函數(shù)庫(kù)。
Winpcap包括三部分：第一個(gè)模塊NPF(NetgroupPacket Filter)，是一個(gè)虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序文件。它的功能是過濾數(shù)據(jù)包，并把這些數(shù)據(jù)包原封不動(dòng)地傳給用戶態(tài)模塊，這個(gè)過程中包括了一些操作系統(tǒng)特有的代碼。第二個(gè)模塊Packet．dll為Win32平臺(tái)提供了一個(gè)公共的接口。不同版本的Windows系統(tǒng)都有自己的內(nèi)核模塊和用戶層模塊。Packet．dll用于解決這些不同。調(diào)用Packet．dll的程序可以運(yùn)行在不同版本的windows平臺(tái)上，而無需重新編譯。第三個(gè)模塊wpcap．dll是不依賴于操作系統(tǒng)的，它提供了更加高層、抽象的函數(shù)。
Winpcap提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的編程接口，與libpcap兼容，可使得原來許多UNIX平臺(tái)下的網(wǎng)絡(luò)分析工具快速移植過來便于開發(fā)各種網(wǎng)絡(luò)分析工具，充分考慮了各種性能和效率的優(yōu)化，包括對(duì)于NPF內(nèi)核層次上的過濾器支持，支持內(nèi)核態(tài)的統(tǒng)計(jì)模式，提供了發(fā)送數(shù)據(jù)包的能力。
2 應(yīng)用層協(xié)議RTP／RTCP
RTP／RFCP是一種應(yīng)用型的傳輸層協(xié)議，它沒有連接的概念，既可以建立在面向連接的底層協(xié)議上，又可以建立在面向無連接的底層協(xié)議上，因此RTP對(duì)傳輸層是獨(dú)立的。由于網(wǎng)絡(luò)流媒體的傳輸實(shí)時(shí)性要求較高，UDP的傳輸延時(shí)低于TCP，能與音頻和視頻流很好地匹配，所以，在實(shí)際應(yīng)用中，RFP／RTCP／UDP是流媒體傳輸?shù)闹饕獏f(xié)議，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。
評(píng)論