時間:2023-03-20 16:09:54
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2并行網絡態勢評估過程
當管理主機從work主機獲得處理完成的數據后,要繼續分配攻擊分類任務,分類的主要目的是區分網絡數據的攻擊類別,一般可分為:正常數據(normal)、Probe攻擊、Dos攻擊、R2L攻擊和U2R攻擊五大類。每一大類又細分為若干個小類。分類過程大致可以分為兩步:(1)建立分類模型,常見的用于攻擊分類的模型有BP神經網絡,支持向量機,K鄰近算法等。這些分類模型通過已有的網絡數據建立輸入與輸出之間的統計關系,從中挖掘攻擊的特征,從而區分不同的攻擊類型。(2)利用已有數據樣本和優化算法對分類模型進行訓練。優化算法對于分類模型至關重要,合適的優化算法直接影響到分類結果的精度。目前主流的優化算法有遺傳算法(GA),粒子群算法(PSO)以及差分進化算法(DE)等。并行環境下的網絡安全態勢感知系統的關鍵問題是,如何將上述模型的訓練和優化過程分解并交給各worker并行實現,然后向管理主機返回最終的分類結果。文章選取SVM作為并行分類器,差分進化作為優化算法。并行SVM的基本形式是先將訓練數據集劃分成若干訓練子集,然后在各個節點分別進行訓練。由于SVM屬于二分類器,故訓練子集在劃分時應該按照其中兩種攻擊類型劃分,例如Normal和Dos劃分為一類,Dos和Probe劃分為一類,等等。所有分類器以無回路有向圖(DAG)的邏輯形式組合到一起。每個SVM分類器都被按照不同的子集類別在worker節點獨立訓練,訓練后的模型在接收新的測試數據時,會從圖的頂點進入,然后被逐層分類直至得出最終的分類結果。當網絡數據的類別確定后,就可以按照文獻[4]提出的層次化方法,管理主機根據專家事先給定的類別權重,以加權求和的方式得出當前網絡安全態勢值。
3并行網絡態勢預測過程
如前所述,當收集到一段時間內的網絡安全態勢值后,就可以用來訓練預測模型以預測未來網絡安全態勢。用于網絡安全態勢的預測模型也有很多種類,比較成熟的模型有:馬爾科夫預測模型,grey預測模型、和徑向基神經網絡預測模型。與分類階段類似,預測階段的模型也需要分解任務以適應并行計算環境。文章選取文獻[16]提出的并行徑向基神經網絡預測模型作為預測工具。在進行預測時,管理主機先把所有的歷史態勢值交給各個worker主機,然后每臺worker主機通過差分進化算法優化徑向基神經網絡預測模型,預測結果提交至管理主機中進行融合。最后,安全態勢預測值將以可視化的結果呈現給網絡安全管理人員,以便其對網絡宏觀狀況能迅速直觀的了解。一個月內的網絡安全態勢預測值,其中橫軸代表天數,豎軸代表網絡安全態勢的預測值,范圍是[0,1],值越高表示網絡受到的威脅越大,當網絡安全態勢值大于某個閾值時,系統會自動發出報警。在運行系統一段時間后,實際的網絡安全態勢情況與預測結果基本吻合。