基于深度学习的网络入侵检测方法研究与实现

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:brianwang1982
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随着互联网技术的高速发展,网络安全问题正日益受到人们的关注。近些年网络攻击事件频发,给社会发展和生产生活带来了极大的影响。入侵检测技术作为网络安全防护的核心技术,其重要性不言而喻。而当前网络入侵检测技术的研究仍然存在两个普遍问题。第一个问题是很多研究忽视虚警率,过度的注重准确率,造成网络入侵检测系统在实际使用过程中告警信息过多,效率低下。第二个问题是检测正常和异常的二分类研究较多,具体到入侵病毒种类的多分类问题的研究却很少。而多分类的入侵检测模型不仅可以提供告警信息,也能提供攻击类型使得系统可以直接采取应对措施。针对上述问题,本论文将注意力机制引入网络入侵检测领域并进行了详细的研究。本文首先将自注意力机制和长短期记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)相结合,提出了一种基于自注意力机制的LSTM入侵检测模型。在CICIDS2017数据集上对该模型进行仿真实验,其十五种流量分类的准确率高达99.591%,而虚警率仅为1.127%。该模型利用自注意力机制来提升LSTM的长距离记忆能力,实现了在提高LSTM入侵检测模型检测准确率的同时降低了虚警率。然后,进一步利用多个注意力相拼接,提出了一种基于多头注意力机制的LSTM入侵检测模型,通过多个注意力关注不同部分实现了对单头注意力机制的性能加强。在仿真实验中,该模型十五种流量分类的准确率为99.629%,虚警率仅为0.991%,相比于自注意力机制具有更高的准确率和更低的虚警率。最后,本论文进一步探究了不同循环神经网络模型与注意力机制相结合时的性能对比,对比发现本文提出的LSTM与注意力机制相结合的模型具有更高的检测能力。其次,还将本文提出的入侵检测模型与入侵检测近期研究常用深度学习模型如卷积神经网络等模型进行对比,发现本文提出的模型具有更强的检测精度和更低的虚警。
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