人工免疫算法優(yōu)化及其應(yīng)用研究.pdf

1、生物免疫系統(tǒng)被稱為人體的第二個(gè)大腦，具有許多在工程領(lǐng)域有啟發(fā)意義的特點(diǎn)。其基本功能是識(shí)別自我和非我，并將非我分類(lèi)清除，具有免疫識(shí)別、免疫記憶、免疫調(diào)節(jié)、免疫寬容和免疫監(jiān)視等功能特征，是一個(gè)自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自組織、并行處理和分布協(xié)調(diào)的復(fù)雜系統(tǒng)。
　　 人工免疫系統(tǒng)（Artificial Immune System, AIS）是一類(lèi)基于生物免疫系統(tǒng)的功能、原理、基本特征以及相關(guān)理論免疫學(xué)說(shuō)而建立的用于解決各種復(fù)雜問(wèn)題的計(jì)算系統(tǒng)。是繼

2、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算之后新的智能計(jì)算研究方向，是生命科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)相交叉而形成的交叉學(xué)科研究熱點(diǎn)。人工免疫系統(tǒng)研究旨在通過(guò)深入探索生物免疫系統(tǒng)中蘊(yùn)含的非我模式檢測(cè)機(jī)制，建立相應(yīng)的工程模型和算法，開(kāi)拓新型智能檢測(cè)處理系統(tǒng)，解決當(dāng)前面臨的眾多科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。
　　 本文旨在深入研究人工免疫理論，優(yōu)化當(dāng)前主流的人工免疫算法，提出新的黑洞模式檢測(cè)手段，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)人工免疫系統(tǒng)。同時(shí)將人工免疫檢測(cè)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測(cè)和商業(yè)智能系統(tǒng)等領(lǐng)

3、域。論文的主要研究工作和成果包括以下幾個(gè)方面：
　　 1)通過(guò)對(duì)于傳統(tǒng)陰性選擇算法的研究，發(fā)現(xiàn)并命名了Hs和HD型兩種黑洞模式。在借鑒主要組織相容性復(fù)合體的功能和特點(diǎn)基礎(chǔ)上，提出了特征值概念，并用特征值匹配代替了傳統(tǒng)的部分連續(xù)位匹配，從而改進(jìn)了陰性選擇算法，提高了檢測(cè)器生成概率。使用自我特征值矩陣構(gòu)成MHC檢測(cè)濾窗，成功檢測(cè)到了檢測(cè)器無(wú)法識(shí)別的全部?jī)煞N黑洞模式。同時(shí)提出使用子矩陣檢測(cè)，提高了MHC檢測(cè)濾窗的檢測(cè)效率。編制基于特征

4、值改進(jìn)的人工免疫檢測(cè)系統(tǒng)，并成功進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
　　 2)分析發(fā)現(xiàn)檢測(cè)器生成不足情況下，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際檢測(cè)覆蓋面積小于理論面積而出現(xiàn)漏檢模式。通過(guò)對(duì)于克隆選擇算法的研究，提出將克隆選擇算法應(yīng)用于MHC檢測(cè)濾窗的檢測(cè)。由檢測(cè)濾窗提供遺傳特征值，改進(jìn)克隆選擇算法收斂性，實(shí)現(xiàn)陰性選擇算法和克隆選擇算法有機(jī)結(jié)合。同時(shí)采用定向補(bǔ)充產(chǎn)生檢測(cè)器的方法，增大檢測(cè)器集對(duì)漏檢模式的親和力濃度，從而也減小了MHC檢測(cè)濾窗負(fù)擔(dān)，提高了檢測(cè)效率。仿真程序在原

5、有編制的人工免疫檢測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了克隆選擇模塊，并成功進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
　　 3)分析研究了各種網(wǎng)絡(luò)拒絕服務(wù)攻擊方法以及它們的原理和現(xiàn)有的防御手段，針對(duì)最難以防范的SYN Flooding攻擊和UDP Flooding攻擊提出了IP有效性驗(yàn)證策略，同時(shí)提出IP地址分段檢測(cè)方式，并采用閾值加乘，判斷是否為虛假I(mǎi)P，最后引入人工免疫檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。編制出數(shù)據(jù)包截取程序和源IP地址提取程序，結(jié)合原有編制的人工免疫檢測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)建了服務(wù)