书名：基于流记录的网络流量识别关键技术研究
作者：董仕
ISBN：978-7-5189-2977-1
出版社：科学技术文献出版社
出版日期：2017.07
流量识别对互联网的网络安全和网络管理领域具有重要意义。随着网络应用技术的不断发展,传统识别方法的局限性日益体现,端口识别由于P2P等应用对端口的使用方式而失去了自身的优势,DPI技术虽然可以有效地识别网络流量,但是对于加密的流量则束手无策。虽然基于机器学习的识别方法可以有效地改善这两种技术存在的缺陷,而面对众多机器学习算法,如何从中选择或者加以改进以适合特定实际流量环境仍是该领域未能完全解决的问题,另外,目前抽样技术已经用于高速的网络测量和网络管理中,在抽样的网络环境下对于基于流的特征属性的影响以及测度之间的相关性的影响也是该领域目前的一个研究热点。本书的研究工作围绕以上目标展开,通过建立标准数据集,研究报文抽样、属性选择算法对识别精度的影响,评估分类算法对属性特征在抽样条件下的敏感程度,在此基础上,建立面向不同环境和需求的多分类器融合流量识别模型。具体包括以下几个方面。(1)属性选择算法对网络流量识别的影响。在目前基于流记录的网络流量识别中,测度属性的选取对其尤为重要,由于每个测度属性都有很高的计算复杂度及空间复杂度,这样就对在线流量识别提出挑战,而属性选择算法能依据一定的评估策略选择出更能区分流量类别的属性,通过降低属性的维度来降低其计算复杂度和空间复杂度,并提高分类和识别的正确率,本书分别提出基于类均值向量的FBRI属性选择算法和流区分信息属性度的MSAS属性选择算法,并与传统的FCBF算法进行了比较,实验表明本书所提出的属性选择算法能更好地区分行为测度属性和类属性之间的相关性。(2)抽样对网络流量识别的影响。在目前的网络管理中普遍采用报文抽样作为一种手段来降低测量的高负载以及测量的数据量。因此把目前的流量识别技术应用到带有抽样机制的网络管理系统中,势必要分析抽样对流量识别的影响以便更好地适应系统的要求,鉴于此,本书分别对3种常见的抽样方法对流行为特征测度的相关性影响进行了实验分析,并通过对常见识别算法的结果分析,考察抽样对流量识别的影响。(3)基于有监督的识别算法。目前大部分研究仍采用有监督流量识别方法对流量进行识别,然而还存在属性计算复杂度高,识别精度较低等不足,本书为提高识别精度提出一种基于改进的BP神经网络方法(PCABP),该方法通过在BP神经网络前段采用主成分分析方法对高维属性进行降维,构建最佳的主成分,并作为BP神经网络新的输入。实验结果表明通过前置PCA能改善BP神经网络的识别精度,提高识别效率。(4)基于无监督的聚类算法。随着新的网络应用不断产生,如P2P应用,这些应用由于属于没有标记的样本,因此无法采用有监督的机器学习方法,对标准样本集进行训练,进而产生相应的分类器对流量进行识别,因此为了解决对新的网络应用的识别问题,本书提出一种基于改进的Kmeans的聚类的流量识别方法,该方法通过把初次聚类的结果进行模拟退火处理,从而避免了由于K参数选取所造成聚类结果的盲目性,改善了聚类算法本身对于流量的聚类结果的正确性。(5)多分类器算法模型。目前单分类器在识别精度上已经进入一个瓶颈,不同的分类器有一定的偏好性,如果能够充分利用各分类器的优势,这样将对识别在性能方面得到一定的提升,因此本书提出多分类器算法模型,采用证据理论进行融合,把偏好性和时间度作为评估的权值,实验结果表明该模型能提高分类精度,降低单分类器所引起的偏好性。