基于突變理論及協(xié)同學(xué)的網(wǎng)絡(luò)流量異常檢測(cè)方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，用戶群體不斷變大，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，出現(xiàn)了越來越多的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)業(yè)務(wù)種類，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜。在這種具有開放性的網(wǎng)絡(luò)中，在利益的驅(qū)使下，網(wǎng)絡(luò)安全事故與日俱增，要求提供較好的服務(wù)質(zhì)量成為了一種必然的趨勢(shì)，實(shí)時(shí)有效的網(wǎng)絡(luò)異常檢測(cè)方法成為了一種嚴(yán)峻而緊急的挑戰(zhàn)。
　　網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)復(fù)雜的開放系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)流量的產(chǎn)生受到諸多驅(qū)動(dòng)因素的影響，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)用戶之間的合作與競(jìng)爭(zhēng)等等，網(wǎng)絡(luò)流量往往表

2、現(xiàn)出非線性、非平穩(wěn)以及貌似隨機(jī)的混沌特性、自相似長(zhǎng)相關(guān)特性和復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)突變特性，本論文中主要運(yùn)用非線性動(dòng)力學(xué)理論、突變理論以及協(xié)同學(xué)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量異常進(jìn)行了研究。
　　由于網(wǎng)絡(luò)流量往往受多個(gè)驅(qū)動(dòng)因子即多特征量的控制，通過對(duì)描述網(wǎng)絡(luò)流量特性的多個(gè)特征量（如混沌Lyapunov指數(shù)、動(dòng)力學(xué)Q因子、Hurst自相似系數(shù)、高階矩和低階矩等）進(jìn)行研究，提取其中起主導(dǎo)作用的特征量，綜合運(yùn)用這些特征量能更好的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量中存在的異常。
　　

3、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量行為表現(xiàn)出的非線性、非平穩(wěn)和復(fù)雜的突變特性，提出了一種基于突變級(jí)數(shù)綜合決策模型的網(wǎng)絡(luò)流量的異常檢測(cè)方法。運(yùn)用混沌理論、自相似長(zhǎng)相關(guān)、和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等方法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量系統(tǒng)的特征參量進(jìn)行計(jì)算分析，從中提取能較好地反映網(wǎng)絡(luò)流量動(dòng)力學(xué)特性的特征參量，然后根據(jù)提取的特征參量建立突變模型，由突變分歧集方程可得到對(duì)應(yīng)的“歸一公式”，根據(jù)該突變級(jí)數(shù)方法就可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量異常進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量異常的檢測(cè)率相等時(shí)，該方法與目前已有的采用單

4、特征參量的方法相比，其誤檢率更低。
　　網(wǎng)絡(luò)流量在運(yùn)動(dòng)變化過程中會(huì)從一個(gè)平衡態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)平衡態(tài)，該過程中存在一個(gè)暫態(tài)過程，這個(gè)暫態(tài)過程是一個(gè)突變的非平穩(wěn)過程，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，提出了一種基于突變平衡曲面進(jìn)行異常檢測(cè)的方法。通過采用突變平衡曲面構(gòu)造正常網(wǎng)絡(luò)流量行為的正常模式。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量異常發(fā)生時(shí)，網(wǎng)絡(luò)流量系統(tǒng)的狀態(tài)會(huì)偏離平衡曲面。將此平衡曲面作為參照，監(jiān)控到來的網(wǎng)絡(luò)流量并采用突變距離來判斷是否偏離平衡曲面。根據(jù)決策理論，采用突變距離衡

5、量待測(cè)流量與正常平衡曲面的的偏離來評(píng)估網(wǎng)絡(luò)流量是否有異常發(fā)生。通過實(shí)驗(yàn)分析表明，該方法對(duì)于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量異常具有較大的優(yōu)點(diǎn)，提升了檢測(cè)率，降低了誤檢率。
　　考慮到網(wǎng)絡(luò)受多個(gè)驅(qū)動(dòng)因素的影響，而在異常發(fā)生時(shí)往往只有少數(shù)因素起決定性作用，提出了一種基于協(xié)同學(xué)的網(wǎng)絡(luò)流量異常檢測(cè)方法。該方法中使用協(xié)同學(xué)非線性動(dòng)力學(xué)方程描述網(wǎng)絡(luò)流量系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為，采用協(xié)同學(xué)序參量來體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量在異常發(fā)生時(shí)起決定性作用的主導(dǎo)因素。序參量是網(wǎng)絡(luò)流量的主要相