基于突變理論及協(xié)同學的網(wǎng)絡流量異常檢測方法研究.pdf

1、隨著計算機網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展，用戶群體不斷變大，網(wǎng)絡規(guī)模不斷增長，出現(xiàn)了越來越多的網(wǎng)絡服務業(yè)務種類，網(wǎng)絡結構變得越來越復雜。在這種具有開放性的網(wǎng)絡中，在利益的驅使下，網(wǎng)絡安全事故與日俱增，要求提供較好的服務質量成為了一種必然的趨勢，實時有效的網(wǎng)絡異常檢測方法成為了一種嚴峻而緊急的挑戰(zhàn)。
　　網(wǎng)絡作為一個復雜的開放系統(tǒng)，網(wǎng)絡流量的產(chǎn)生受到諸多驅動因素的影響，如網(wǎng)絡設備、拓撲結構、傳輸協(xié)議及網(wǎng)絡用戶之間的合作與競爭等等，網(wǎng)絡流量往往表

2、現(xiàn)出非線性、非平穩(wěn)以及貌似隨機的混沌特性、自相似長相關特性和復雜的動力學突變特性，本論文中主要運用非線性動力學理論、突變理論以及協(xié)同學對網(wǎng)絡流量異常進行了研究。
　　由于網(wǎng)絡流量往往受多個驅動因子即多特征量的控制，通過對描述網(wǎng)絡流量特性的多個特征量（如混沌Lyapunov指數(shù)、動力學Q因子、Hurst自相似系數(shù)、高階矩和低階矩等）進行研究，提取其中起主導作用的特征量，綜合運用這些特征量能更好的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡流量中存在的異常。
　　

3、根據(jù)網(wǎng)絡流量行為表現(xiàn)出的非線性、非平穩(wěn)和復雜的突變特性，提出了一種基于突變級數(shù)綜合決策模型的網(wǎng)絡流量的異常檢測方法。運用混沌理論、自相似長相關、和統(tǒng)計物理學等方法，對網(wǎng)絡流量系統(tǒng)的特征參量進行計算分析，從中提取能較好地反映網(wǎng)絡流量動力學特性的特征參量，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應的“歸一公式”，根據(jù)該突變級數(shù)方法就可以對網(wǎng)絡流量異常進行檢測。實驗表明當網(wǎng)絡流量異常的檢測率相等時，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)絡流量在運動變化過程中會從一個平衡態(tài)轉變到另一個平衡態(tài)，該過程中存在一個暫態(tài)過程，這個暫態(tài)過程是一個突變的非平穩(wěn)過程，根據(jù)這個特點，提出了一種基于突變平衡曲面進行異常檢測的方法。通過采用突變平衡曲面構造正常網(wǎng)絡流量行為的正常模式。當網(wǎng)絡流量異常發(fā)生時，網(wǎng)絡流量系統(tǒng)的狀態(tài)會偏離平衡曲面。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、量待測流量與正常平衡曲面的的偏離來評估網(wǎng)絡流量是否有異常發(fā)生。通過實驗分析表明，該方法對于檢測網(wǎng)絡流量異常具有較大的優(yōu)點，提升了檢測率，降低了誤檢率。
　　考慮到網(wǎng)絡受多個驅動因素的影響，而在異常發(fā)生時往往只有少數(shù)因素起決定性作用，提出了一種基于協(xié)同學的網(wǎng)絡流量異常檢測方法。該方法中使用協(xié)同學非線性動力學方程描述網(wǎng)絡流量系統(tǒng)的復雜動力學行為，采用協(xié)同學序參量來體現(xiàn)網(wǎng)絡流量在異常發(fā)生時起決定性作用的主導因素。序參量是網(wǎng)絡流量的主要相