基于免疫原理的入侵检测模型及算法研究

论文摘要

网络的安全问题越来越受到人们的重视。研究人员围绕如何有效检测出系统和网络中的异常行为进行了大量深入性的探讨。由于生物免疫系统承担着与入侵检测系统类似的任务并且能够比较圆满地完成检测异常、保护生物体正常工作的任务,因而研究如何将生物免疫原理应用于入侵检测从而设计出高性能的入侵检测系统具有一定的理论价值和很重要的实际意义。这也使得基于免疫原理的入侵检测成为近年来入侵检测领域的一个研究热点,它的突出特点就是利用生物体免疫系统的原理、规则和机制来实现对入侵行为的检测和反应。本文首先介绍了网络安全以及入侵检测的国内外现状和发展趋势,接着阐述了生物免疫系统及其免疫学的基础知识,在此基础上,结合理论分析与仿真实验对生物免疫系统的正选择算法和负选择算法进行了对比研究。理论分析和仿真实验结果都表明,在抽样集很大的情况下,负选择算法具有较高的性价比。入侵检测需要处理网络中的海量数据,因此负选择方法适用于基于免疫学的入侵检测系统的研究。论文对入侵检测问题的负选择方法进行了全面、系统的形式化描述,针对负选择方法检测效率不如正选择方法的问题,首次提出结合马氏距离,改进负选择方法来提高检测效率。先从理论上分析此方法的可行性,然后利用仿真实验来证明。自主设计并实现了一个基于免疫学的入侵检测系统原型,并从数据收集、特征提取、模式构造、检测入侵、报告响应、系统优化等方面阐述了相应的实现思想。论文采用实际网络环境中收集的数据集对原型系统进行了测试。实验结果表明,此系统可以很好地检测出网络中的异常行为,达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 网络安全现状
• 1.1.2 入侵检测现状
• 1.1.3 传统的安全技术
• 1.1.4 传统技术的不足
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 入侵检测技术的发展史
• 1.2.2 入侵检测技术的发展趋势
• 1.2.3 基于免疫原理的入侵检测技术
• 1.3 论文的难点和创新点
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 基于生物免疫原理的入侵检测分析
• 2.1 入侵检测系统分析
• 2.1.1 入侵检测概念
• 2.1.1.1 入侵行为
• 2.1.1.2 入侵检测
• 2.1.2 入侵检测框架
• 2.1.3 入侵检测分类
• 2.1.3.1 按数据源分类
• 2.1.3.2 按分析策略分类
• 2.1.4 现有技术的不足
• 2.2 生物免疫原理分析
• 2.2.1 生物免疫的概念
• 2.2.2 生物免疫的机理
• 2.2.3 生物免疫的特点
• 2.2.4 免疫系统与入侵检测系统对比
• 第三章 基于免疫原理的入侵检测模型研究
• 3.1 免疫思想和系统框架研究
• 3.2 入侵检测模型的设计
• 3.2.1 入侵检测模型的定义
• 3.2.2 检测元的设计
• 3.2.2.1 阴性检测元
• 3.2.2.2 阳性检测元
• 3.3 入侵检测算法
• 3.3.1 正选择算法
• 3.3.2 负选择算法
• 3.3.3 Hilbert-Huang方法
• 3.3.4 三种算法的比较
• 3.3.5 马氏距离算法
• 3.3.5.1 两个总体的距离判别
• 3.3.5.2 判别准则的评价
• 3.3.5.3 多个总体的距离判别
• 3.3.6 四种方法的免疫原理
• 第四章 模型设计及实现效果
• 4.1 基于免疫原理的入侵检测系统原型
• 4.2 数据收集和特征提取
• 4.2.1 数据收集
• 4.2.2 特征提取
• 4.2.3 模式构造
• 4.3 检测入侵
• 4.4 报告响应
• 4.5 优化
• 4.6 实验结果
• 第五章 结束语
• 5.1 本文已完成的工作
• 5.2 下一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文