【摘 要】
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随着万物互联时代的加速到来,现代工业与制造业的信息化改革需求对物联网提出技术挑战。由于物联网终端设备的安全标准存在滞后性,以及在生产中缺乏产品自身的安全评估,给物联网埋下了安全隐患。无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为一种新型网络被广泛应用,由于传感器节点在计算、存储和能量方面存在限制,所以针对WSN的有效的防御机制和检测系统一直被深入的研究。基于网络的入侵检
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随着万物互联时代的加速到来,现代工业与制造业的信息化改革需求对物联网提出技术挑战。由于物联网终端设备的安全标准存在滞后性,以及在生产中缺乏产品自身的安全评估,给物联网埋下了安全隐患。无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为一种新型网络被广泛应用,由于传感器节点在计算、存储和能量方面存在限制,所以针对WSN的有效的防御机制和检测系统一直被深入的研究。基于网络的入侵检测系统,能够在局域网中检测正常流量与异常流量之间的特征差异,但是随着物联网终端设备的大量接入,使得网络环境更加的复杂,通信过程中产生更多高纬度、非线性的流量数据,增加入侵检测的难度。因此,能更准确的利用网络流量特征进行异常检测,建立一个具有自适应能力的基于网络流量的入侵检测系统尤为重要。针对上述问题,本文主要对卷积神经网络进行改进,结合增量学习思想,对入侵检测系统的关键技术进行研究,并在WSN和传统局域网中进行验证。主要研究工作如下:(1)针对网络中产生海量的高维和非线性网络流量的数据处理问题,利用多核卷积神经网络实现网络流量数据的特征提取。通过对网络模型中每个卷积层进行多核处理得到多种不同尺度的特征信息,再通过融合和拼接得到固定尺度的融合特征矩阵,侧重对网络流量数据的全局特征的提取。(2)针对网络中新增流量的自适应问题,设计增量学习算法实现多核卷积神经网络模型学习新增样本的能力。通过在原始模型的多核卷积层中增加控制模块,面对新增数据时再按照控制模块的线性规则对原始模型进行更新,使得模型保留大部分已有知识的前提下,学习新知识。(3)针对入侵检测模型对网络流量分类准确率较低的问题,从训练所用数据集和损失函数两方面出发。分别使用KDD CUP99、UNSW-NB15数据集以及WSN-DS数据集进行验证,利用过采样算法调整数据集中不同类别样本的数据分布,利用生成对抗网络实现攻击样本的生成,并在模型的训练过程中使用错分敏感的损失函数加强对少数类样本的学习,提高入侵检测模型的准确率。
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