【摘 要】
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随着5G、互联网、云计算以及其他技术的迅速发展,网络环境日益复杂,且攻击形式日益多样化,也为网络空间安全带来了严峻的考验。网络入侵检测技术采用一种主动防御方式来维护网络的安全,为网络提供实时的监控与动态的保护。面对海量的网络数据,现有的入侵检测模型不仅无法有效处理这些高维且复杂的数据,也难以识别数据样本较少的攻击类型,且模型检测效率低、识别率较差。基于上述问题,本文提出了基于PGoogLeNet-
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随着5G、互联网、云计算以及其他技术的迅速发展,网络环境日益复杂,且攻击形式日益多样化,也为网络空间安全带来了严峻的考验。网络入侵检测技术采用一种主动防御方式来维护网络的安全,为网络提供实时的监控与动态的保护。面对海量的网络数据,现有的入侵检测模型不仅无法有效处理这些高维且复杂的数据,也难以识别数据样本较少的攻击类型,且模型检测效率低、识别率较差。基于上述问题,本文提出了基于PGoogLeNet-IDS模型的入侵检测系统,本文的主要工作及成果如下:1.针对入侵检测模型难以识别某些攻击,且检测效率较低的问题,提出了一种基于GoogLeNet-IDS模型的入侵检测系统。首先对GoogLeNet模型进行改进使其成为能够处理网络数据的模型。其次,本文构建了基于SENet的轻量级模块-SEDSC模块,用于替换原模型中Inception模块。SE-DSC模块是在深度可分离卷积模块中引入了注意力机制中的SENet模块,其中深度可分离卷积将通道与空间进行完全解耦,在不影响模型检测率的同时减少模型的参数数目来提高模型的检测速度;而SENet模块则是通过提高对当下任务相关特征的关注而摒弃无关或相关性较低特征的关注度来提升模型对特征的提取能力。最后,在NSL-KDD数据集上对模型性能进行验证,实验结果显示,本文提出的模型在检测速度以及检测精度方面都获得了显著的效果。2.在GoogLeNet-IDS模型基础上,继续对网络流量数据样本进行分析,发现正常流量与异常流量的数据样本分布是极度非均衡的,模型难以对少数类样本的特征进行充分学习,导致这些少数类样本的准确率较低和模型分类性能差。为此,提出了基于数据分布非均衡处理的PGoogLeNet-IDS模型。该模型是在GoogLeNet-IDS模型中使用了本文提出的基于多分类的焦点损失函数,通过动态提升少数类样本的权重并降低多数类样本权重的方式来提升模型对各个攻击类型的识别率。通过查看在数据集NSL-KDD以及UNSW-NB15上的测试结果证明了本文提出的PGoogLeNet-IDS模型对各个攻击类型的识别率以及模型整体的分类性能都有了显著的提升。3.基于上述的入侵检测模型,本文构建了基于PGoogLeNet-IDS模型的入侵检测系统,包括数据管理、数据预处理、算法运行、参考文献等重要模块,方便学者对入侵检测技术的具体操作流程、常用数据集、算法以及本文提出的模型进行学习。该系统提供了人性化的操作步骤,实现了入侵检测系统便捷化服务。
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