Paralelização em CUDA do algoritmo Aho-Corasick utilizando as hierarquias de memórias da GPU e nova compactação da Tabela de Transcrição de Estados

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2017
Autor(a) principal: Silva Júnior, José Bonifácio da
Orientador(a): Moreno Ordonez, Edward David
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Sergipe
Programa de Pós-Graduação: Pós-Graduação em Ciência da Computação
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
IDS
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://ri.ufs.br/handle/riufs/3353
Resumo: The Intrusion Detection System (IDS) needs to compare the contents of all packets arriving at the network interface with a set of signatures for indicating possible attacks, a task that consumes much CPU processing time. In order to alleviate this problem, some researchers have tried to parallelize the IDS's comparison engine, transferring execution from the CPU to GPU. This This dissertation aims to parallelize the Brute Force and Aho-Corasick string matching algorithms and to propose a new compression of the State Transition Table of the Aho-Corasick algorithm in order to make it possible to use it in shared memory and accelerate the comparison of strings. The two algorithms were parallelized using the NVIDIA CUDA platform and executed in the GPU memories to allow a comparative analysis of the performance of these memories. Initially, the AC algorithm proved to be faster than the Brute Force algorithm and so it was followed for optimization. The AC algorithm was compressed and executed in parallel in shared memory, achieving a performance gain of 15% over other GPU memories and being 48 times faster than its serial version when testing with real network packets. When the tests were done with synthetic data (less random data) the gain reached 73% and the parallel algorithm was 56 times faster than its serial version. Thus, it can be seen that the use of compression in shared memory becomes a suitable solution to accelerate the processing of IDSs that need agility in the search for patterns.
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This This dissertation aims to parallelize the Brute Force and Aho-Corasick string matching algorithms and to propose a new compression of the State Transition Table of the Aho-Corasick algorithm in order to make it possible to use it in shared memory and accelerate the comparison of strings. The two algorithms were parallelized using the NVIDIA CUDA platform and executed in the GPU memories to allow a comparative analysis of the performance of these memories. Initially, the AC algorithm proved to be faster than the Brute Force algorithm and so it was followed for optimization. The AC algorithm was compressed and executed in parallel in shared memory, achieving a performance gain of 15% over other GPU memories and being 48 times faster than its serial version when testing with real network packets. When the tests were done with synthetic data (less random data) the gain reached 73% and the parallel algorithm was 56 times faster than its serial version. Thus, it can be seen that the use of compression in shared memory becomes a suitable solution to accelerate the processing of IDSs that need agility in the search for patterns.Um Sistema de Detecção de Intrusão (IDS) necessita comparar o conteúdo de todos os pacotes que chegam na interface da rede com um conjunto de assinaturas que indicam possíveis ataques, tarefa esta que consome bastante tempo de processamento da CPU. Para amenizar esse problema, tem-se tentado paralelizar o motor de comparação dos IDSs transferindo sua execução da CPU para a GPU. Esta dissertação tem como objetivo fazer a paralelização dos algoritmos de comparação de strings Força-Bruta e Aho-Corasick e propor uma nova compactação da Tabela de Transição de Estados do algoritmo Aho-Corasick a fim de possibilitar o uso dela na memória compartilhada e acelerar a comparação de strings. Os dois algoritmos foram paralelizados utilizando a plataforma CUDA da NVIDIA e executados nas memórias da GPU a fim de possibilitar uma análise comparativa de desempenho dessas memórias. Inicialmente, o algoritmo AC mostrou-se mais veloz do que o algoritmo Força-Bruta e por isso seguiu-se para sua otimização. O algoritmo AC foi compactado e executado de forma paralela na memória compartilhada, alcançando um ganho de desempenho de 15% em relação às outras memórias da GPU e sendo 48 vezes mais rápido que sua versão na CPU quando os testes foram feitos com pacotes de redes reais. Já quando os testes foram feitos com dados sintéticos (dados menos aleatórios) o ganho chegou a 73% e o algoritmo paralelo chegou a ser 56 vezes mais rápido que sua versão serial. Com isso, pode-se perceber que o uso da compactação na memória compartilhada torna-se uma solução adequada para acelerar o processamento de IDSs que necessitem de agilidade na busca por padrões.application/pdfporUniversidade Federal de SergipePós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUFSBrasilCiência da computaçãoComputação de alto desempenhoArquitetura de computadorSegurança da informaçãoGPUSCUDAAlgoritmos de comparação de stringsAho-CorasickIDSHierarquia de memória da GPUTécnicas de compactaçãoString matching algorithmsAho-CorasickGPU memory hierarchyCompaction techniquesCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOParalelização em CUDA do algoritmo Aho-Corasick utilizando as hierarquias de memórias da GPU e nova compactação da Tabela de Transcrição de Estadosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSTEXTJOSE_BONIFACIO_SILVA_JUNIOR.pdf.txtJOSE_BONIFACIO_SILVA_JUNIOR.pdf.txtExtracted texttext/plain133834https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/3353/2/JOSE_BONIFACIO_SILVA_JUNIOR.pdf.txt2fc4bb5a2186de45a9ac72a6694cddcbMD52THUMBNAILJOSE_BONIFACIO_SILVA_JUNIOR.pdf.jpgJOSE_BONIFACIO_SILVA_JUNIOR.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1322https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/3353/3/JOSE_BONIFACIO_SILVA_JUNIOR.pdf.jpga27175d5c9a20cea5777dc61085fe2dfMD53ORIGINALJOSE_BONIFACIO_SILVA_JUNIOR.pdfapplication/pdf2279629https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/3353/1/JOSE_BONIFACIO_SILVA_JUNIOR.pdf92e9752570c5f5f5f31d547a0033ce88MD51riufs/33532018-02-09 18:59:31.727oai:oai:ri.ufs.br:repo_01:riufs/3353Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2018-02-09T21:59:31Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false
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