2019寒假训练营寒假作业（三） 程序题部分
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热身题部分
题目
- 1、安装虚拟机(可参考Vmware、Virtual Box等)
- 2、安装ubuntu系统(推荐安装16.04版本)
- 3、写一个helloworld程序，在ubuntu系统上编译运行（你可能需要了解linux系统的终端和一些基本命令、文本编辑工具nano、如何编译代码、运行程序）
作业实现
实验环境：VMware上的ubuntu系统
使用Linux指令创建main.c源代码：
编译运行：
基本题
一、了解新技术
众多sketch的技术中，Count-min sketch 常用也并不复杂，但你可能需要稍微了解一点点散列的知识。从它入手不失为一个好选择，把它记录在你的技术博客上：
- 1、简单描述什么是sketch
- 2、描述Count-min sketch的算法过程
作业实现
理论题部分
代码：测试时可跑通的代码【需要建立项目，手动输入请求，信息格式“++”，如图】
二、实现新技术
- 1、克隆一种版本（python或者c语言）的代码，大致了解如何使用这个代码，在ubuntu系统上编译。自己任意编写一个小测试，成功运行这个代码。
- 2、你也可以自己实现Count-min sketch。
作业实现
备注
- 其中，上面的部分是修改以前的测试数据（“IPxxx格式”输出的即为超过阈值1500的）；
- 下面的部分是改进以后的测试数据（“hackIP：xxx格式”输出的即为超过阈值1500的请求）。
- 为了方便起见，IP并未按照规范输入，但是也区分开了
- 可以看出，低频的数据是存在估计偏差的(而且其实还挺大的)
测试问题：
- 在windows上可以跑动，但是在虚拟机上出现Segmentation fault（core dumped）问题，一般是内存操作有误（例如数组越界，空指针解引用）；
- 大数运算操作，最好分开；（调试了好久）
- 虚拟机会崩~（短暂性无响应状态，让它自己再运行一会儿就恢复了）；
- 这个代码的原核心是C++我也是用C++修改和调试，测试部分自己用C重写，不知道可不可行。
三、获取用户请求
- 1、安装并使用抓包工具tcpdump
- 2、输入tcpdump -n 获取数据包的信息
- 3、使用linux 重定向的方法把该信息用文本文件存起来，文件命名为 pakcet_capture.txt。
作业实现
抓取数据包并且重定向：
结果：
问题
- 1、直接tcpdump -n还会得到除了IP协议之外的数据包，例如arp协议，因此为了格式上的统一使用了tcpdump ip -n
- 2、ctrl+c才可以停止当前终端的运行并将数据重定向入文本文件中，否则使用”$ tcpdump ip -c + ”，可以抓取指定数量的数据包
四、请求格式处理
- 1、使用程序把第一条请求处理成第二条请求的格式
- 2、使用linux 重定向的方法把该信息用文本文件存起来,命名为Request.txt。
作业实现
IPmessage.py实现文件处理：
得到处理以后的Request文件：
代码：处理数据包格式的代码
各种问题
- 1、“request denied”，在unix/linux上若要直接运行.py文件：需要对.py文件添加特殊注释->执行权限
- 2、“syntax error near unexpected token ‘’ ”、“$'\r': command not found”等shell脚本执行问题，由windows文件某些字符与Unix文件格式不兼容造，需要转成unix格式：
安装dos2unix-> $ dos2unix - 3、发现获取的IP传输数据包有的length为0，有的甚至不包含length（竟然是一堆网址和杂乱的字母？），因此在代码中过滤了这部分的信息，以减少后续的处理。
- 4、python的readlines()函数自带'\n'，所以在判断最后一个数字是否是零的时候要考虑‘0\n’
五、测试新技术
- 用跑通的Count-min sketch程序读文件，获得最后的处理结果，请求大小超过阈值T认定为黑客，此处T自己定义。
作业实现
windows实现：
Ubuntu实现：
代码：最终代码
备注：
- 该实现的阈值T=1500
- 本次代码有多个文件：有packet_capture, Request, output三个文本文件，以及其他代码（包括测试代码和最终代码）；
- 从由于是边存边算，所以实现该方法时，并未考虑对于重复IP的处理，所以如图所示，输出了多次相同HackIP；
- ubuntu实现中，有一次core dumped错误出现是因为，我不小心贴了没修改过的错误代码，后来重新链接编译了正确的代码才完成。
开放题
理论题部分
作业实现
实验题部分
作业实现
暂时有些个改进想法：
1、使用多线程能否会更快（这个靠现阶段的知识暂时不可能实现了，一个线程读，一个线程写）；
2、参照上一次的“建立一个黑名单名录”，加速过滤。（这个还是可以实现的，但是开辟名单、查询名单也算是一部分开销吧）（二更：该点已实现）
3、边读边写，不必等它全部读完再写，算不算实时？还是说，可以模拟真实的网络流环境，原始数据“接收、处理、判断、拉黑”一条龙在线服务？实时的具体含义是什么暂时没搞懂。（后者可能可以通过tcpdump -n + 直接多次重定向，省略掉中间的packet_capture和Request文件的生成，直接实时性写入output.txt中）
实验部分：代码改进
对于第二点——达成了中间处理过程的精简但是容错率上升
代码：实现名单过滤的改进代码
无需另外开辟名单，直接利用hash函数检索，估计上一次是否超过阈值即可。
- 考虑到仅仅一次估测会出错，不妨取三次估测值，如果至少两次超过阈值，才会跳过该IP的输入，尽可能提高已经降低的容错率。如果增加前的估计已经超过阈值，那么考虑到接下来还会继续增加数据大小，绝大多数数据可以和估计的误差相抵消。（四次随机文件读取可以看出对于低频数据的误差依旧难以抵消）
- 该点改进很重要，对比改进前后文件大小可以看出：之前数据重复写入的数量之多（output_pre是未改进的结果中文件，大小远远高出二次过滤以后的文件）。
Github_address
github上使用的源文件
测试时跑通的代码
（需要手动输入，C++/C混编）
处理数据包格式
（python）
需要读取文件的代码
（只需要Request.txt文件即可，C++/C混编）
实现名单过滤的改进代码
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P.s. 若有各种其他问题，还望指教。