对抗攻击威胁基于卷积神经网络的网络流量分类

深度学习算法被广泛地应用于网络流量分类,具有较好的分类效果,应用卷积神经网络不仅能大幅提高网络流量分类的准确性,还能简化其分类过程.然而,神经网络面临着对抗攻击等安全威胁,这些安全威胁对基于神经网络的网络流量分类的影响有待进一步的研究和验证.文中提出了基于卷积神经网络的网络流量分类的对抗攻击方法,通过对由网络流量转换成的深度学习输入图像添加人眼难以识别的扰动,使得卷积神经网络对网络流量产生错误的分类.同时,针对这种攻击方法,文中也提出了基于混合对抗训练的防御措施,将对抗攻击形成的对抗流量样本和原始流量样本混合训练以增强分类模型的鲁棒性.文中采用公开数据集进行实验,实验结果表明,所提对抗攻击方法能导致基于卷积神经网络的网络流量分类方法的准确率急剧下降,通过混合对抗训练则能够有效地抵御对抗攻击,从而提高模型的鲁棒性.     

基于表征学习的网络游戏流量识别

进行基于表征学习的网络游戏流量识别研究.首先,由于流量识别领域公开数据集中缺乏游戏流量,采集各类游戏流量,并建立各种游戏与进程端口的映射关系,基于该映射关系从采集的流量中过滤游戏流量,扩展公开数据集;利用深度学习中的表征学习模型,对经过预处理的原始端到端游戏流量自动进行特征学习和特征选择;最后用分类器进行游戏类别识别.通过构建特征空间由卷积神经网络自学习原始信息的特征,成功避免传统机器学习算法中流量数据集的二次处理导致的信息丢失以及流量分类模型对特征选择的依赖.实验结果表明,相比于原数据集的分类效果,扩充后的数据集在神经网络模型上的分类准确率提高了5％,游戏流量识别准确率达到92％,识别性能明显提升.     

一种物联网入侵检测和成员推理攻击研究

为适应物联网节点计算能力弱、存储空间不足和敏感数据易受攻击等特点,提出一种新的融合卷积神经网络和差分隐私的轻量级入侵检测模型,使模型更好适应物联网苛刻的资源环境。首先,使用MinMax算法对原始流量数据进行归一化预处理;其次,设计轻量级卷积神经网络提取流量特征并进行分类;最后使用差分隐私算法对模型可能遇到的成员推理攻击进行防御。新算法在UNSW_NB15等入侵检测数据集上进行了实验,本文的模型准确率达到98.98%,精确率达到98.05%,模型大小控制在200KB左右,相比于DAE-OCSVM算法准确率提高了2.81%,适用于物联网资源有限环境下要求的高精度的入侵检测;同时,针对模型可能遇到的成员推理攻击进行研究,新算法在融入差分隐私算法后降低了20.96%的成员推理攻击。     

基于多头注意力的恶意加密流量检测方法

恶意加密流量的识别是网络安全管理的一项重要内容。然而，随着网络用户的增加，网络流量的数量和种类正以指数级增加，这给网络安全管理带来了新的挑战和威胁。传统的恶意加密流量识别方法依赖专家经验，且对恶意加密流量特征区分能力不强，不适用目前复杂网络的场景。本文提出了基于多头注意力的恶意加密流量检测方法，通过多头注意力，流量特征可以被映射到多个子空间并进行高阶流量特征的提取，通过一维卷积神经网络进一步提取数据包内部的空间特征。实验结果表明，该方法在CTU数据集上对正常、恶意加密流量的二分类取得了优异的检测效果。     

基于深度残差胶囊网络与注意力机制的加密流量识别方法

随着用户安全意识的提高和加密技术的发展,加密流量已经成为网络流量中的重要部分,识别加密流量成为网络流量监管的重要部分。基于传统深度学习模型的加密流量识别方法存在效果差、模型训练时间长等问题。针对上述问题,提出了一种基于深度残差胶囊网络模型（DRCN,deep residual capsule network）的加密流量识别方法。原始胶囊网络通过全连接形式堆叠导致模型耦合系数变小,无法搭建深层网络模型。针对上述问题,DRCN模型采用三维卷积算法（3DCNN）动态路由算法代替全连接动态路由算法,减少了每个胶囊层之间传递的参数,降低了运算复杂度,进而构建深层胶囊网络,提高识别的准确率和效率;引入通道注意力机制为不同的特征赋予不同的权重,减少无用特征对识别结果的影响,进一步增强模型特征提取能力;将残差网络引入胶囊网络层,搭建残差胶囊网络模块缓解了深度胶囊网络的梯度消失问题。在数据预处理方面,截取的数据包前784byte,将截取的字节转化成图像输入到DRCN模型中,该方法避免了人工特征提取,减少了加密流量识别的人工成本。在ISCXVPN2016数据集上的实验结果表明,与效果最好的BLSTM模型相比,DRCN模型的准确率提高了5.54%,模型的训练时间缩短了232s。此外,在小数据集上,DRCN模型准确率达到了94.3%。上述实验结果证明,所提出的识别方案具有较高的识别率、良好的性能和适用性。     

基于一维卷积神经网络的网络流量分类方法

针对传统机器学习算法对于流量分类的瓶颈问题,提出基于一维卷积神经网络模型的应用程序流量分类算法。将网络流量数据集进行数据预处理,去除无关数据字段,并使数据满足卷积神经网络的输入特性。设计了一种新的一维卷积神经网络模型,从网络结构、超参数空间以及参数优化方面入手构造了最优分类模型。该模型通过卷积层自主学习数据特征,解决了传统基于机器学习的流量分类算法中特征选择问题。通过网络公开数据集进行模型测试,相比于传统的一维卷积神经网络模型,所设计的神经网络模型的分类准确率提升了16.4%,总分类时间节省了71.48%。另外在类精度、召回率以及[F1]分数方面都有较好的提升。     

基于迁移学习的加密恶意流量检测方法

现有加密恶意流量检测方法需要利用大量准确标记的样本进行训练,以达到较好的检测效果。但在实际网络环境中,加密流量数据由于其内容不可见而难以进行正确标记。针对上述问题,提出了一种基于迁移学习的加密恶意流量检测方法,首次将基于ImageNet数据集预训练的模型Efficientnet-B0,迁移到加密流量数据集上,保留其卷积层结构和参数,对全连接层进行替换和再训练,利用迁移学习的思想实现小样本条件下的高性能检测。该方法利用端到端的框架设计,能够直接从原始流量数据中提取特征并进行检测和细粒度分类,避免了繁杂的手动特征提取过程。实验结果表明,该方法对正常、恶意流量的二分类准确率能够达到99.87%,加密恶意流量细粒度分类准确率可达到98.88%,并且在训练集中各类流量样本数量减少到100条时,也能够达到96.35%的细粒度分类准确率。     

基于数据流的加密流量分类方法

针对当前网络中加密流量的快速分类和准确识别的问题,提出了一种新的数据流特征提取方法。依据序列型数据特点和SSL握手协议规律,采用了端到端的一维卷积神经网络模型,并利用五元组来标记数据流;通过对数据流表示方式、数据包个数和特征字节长度的选择,更准确地定位了样本分类的关键字段位置,去除了对样本分类影响较小的特征,从而把原始输入时单个数据流使用的784字节缩减到529字节,精简了原长度的32%,并且实现了加密流量服务类型的12分类,其准确率达到95.5%。这些结果表明,所提方法可以在保证当前研究准确率的基础上减少原始输入特征维度并提高数据处理的效率。     

基于载荷特征的加密流量快速识别方法

针对加密流量难以识别的问题,提出一种快速的网络流量识别方法。该方法无需对数据包载荷进行深入分析,使用256维向量描述数据包负载中256个ASCII字节发生的频率,根据载荷特征量化后的均值和方差进行数据特征提取,采用决策树算法对加密流量进行分类识别。实验结果表明,该方法可以对常见的加密网络流量进行准确识别,并能检测部分恶意攻击产生的流量。     

基于深度学习的入侵检测研究

针对网络流量数据具有时间和空间双重特性,提出了混合卷积神经网络和循环卷积神经网络的入侵检测模型。将数据预处理后输入卷积神经网络,用于学习流量数据的空间特征,将所学到的特征输入长短期记忆网络,用于学习流量数据的时序特征。实验表明,混合结构模型准确率,比单独使用卷积神经网络和长短期记忆神经网络的效果好。     

基于特征融合卷积神经网络的端到端加密流量分类

针对现有人工神经网络方法在网络加密流量分类应用中结构复杂且计算量大的问题,首次提出了一种基于特征融合的轻量级网络模型Inception-CNN,用于端到端加密流量的分类,在显著提高分类结果准确性的同时,大大降低了网络计算复杂度。利用Inception模块1×1卷积进行降维,减少了计算参数;从不同的感受野中做到不同级别上的特征提取,将多种不同尺寸滤波器卷积的特征进行融合,从而在原始数据中提取到更加丰富的特征自动学习原始输入和预期输出之间的非线性关系;利用池化操作没有参数的特性,防止产生过拟合。选择使用国际公开ISCX VPN-nonVPN数据集作为实验数据,采用softmax作为分类器,实现了对加密流量的准确分类。实验结果表明,该模型分类准确率达到97.3%、精确率达到97.2%、召回率达到97.7%、F1-score达到97.5%,并且对不同类别的加密流量识别效果也更加均衡。     

融合多重注意力机制的卷积神经网络文本分类设计与实现

针对单一的卷积神经网络文本分类模型忽视词语在上下文的语义变化,未对影响文本分类效果的关键特征赋予更高权值的问题,提出了一种融合多重注意力机制的卷积神经网络文本分类模型.该模型将注意力机制分别嵌入卷积神经网络的卷积层前后,对影响文本分类效果的高维特征和低维特征进行权值的重新分配,优化特征提取过程,实现特征向量的精确分类.在池化层采用平均池化和最大池化相结合的方法,从而减少特征图的尺寸,避免过拟合现象的发生,最后使用softmax函数进行分类.本文在三个不同的中英文数据集上进行实验,同时设计注意力机制重要性对比实验,分析自注意力机制与CNN结合对文本分类效果提升的重要性,结果表明该分类模型有效地提高了分类的准确性.     

基于胶囊网络的智能交通标志识别方法

针对卷积神经网络的标量神经元无法表达特征位置信息,对复杂的车辆行驶环境适应性差,导致交通标志识别率低的问题,提出一种基于胶囊网络的智能交通标志识别方法。首先采用超深度卷积神经网络改进特征提取部分,然后在主胶囊层引入池化层,最后采用移动指数平均法改进了动态路由算法。在GTSRB数据集上的测试结果表明,改进后的胶囊网络方法在特殊场景下的识别精度提高了10.02个百分点,相对于传统的卷积神经网络,该方法的单张图片的识别时间缩短了2.09 ms。实验结果表明,改进后的胶囊网络方法能满足准确、实时的交通标志识别要求。     

SSH匿名流量网站指纹攻击方法

SSH匿名通信系统是保护信息安全和用户隐私的一种有效手段,但SSH匿名通信也有可能被用于网络犯罪活动,针对SSH匿名通信被滥用难以监管的问题,提出一种基于一维卷积神经网络的SSH匿名流量网站指纹攻击方法。该方法将特征工程与预测分类步骤整合,避免了传统指纹攻击方法中的特征提取、选择与组合的手工过程,将下行网络流按字节转换为相应数值并归一化,然后使用深度一维卷积神经网络提取高维流量指纹特征并预测分类,通过实验对100个网站目标进行指纹攻击,准确率达到92.03%,表明该方法能够对SSH匿名通信进行有效指纹攻击。     

An SVM-based machine learning method for accurate internet traffic classification

Accurate and timely traffic classification is critical in network security monitoring and traffic engineering. Traditional methods based on port numbers and protocols have proven to be ineffective in terms of dynamic port allocation and packet encapsulation. The signature matching methods, on the other hand, require a known signature set and processing of packet payload, can only handle the signatures of a limited number of IP packets in real-time. A machine learning method based on SVM (supporting vector machine) is proposed in this paper for accurate Internet traffic classification. The method classifies the Internet traffic into broad application categories according to the network flow parameters obtained from the packet headers. An optimized feature set is obtained via multiple classifier selection methods. Experimental results using traffic from campus backbone show that an accuracy of 99.42% is achieved with the regular biased training and testing samples. An accuracy of 97.17% is achieved when un-biased training and testing samples are used with the same feature set. Furthermore, as all the feature parameters are computable from the packet headers, the proposed method is also applicable to encrypted network traffic.     

高分辨卫星图像卷积神经网络分类模型

目的 卫星图像往往目标、背景复杂而且带有噪声,因此使用人工选取的特征进行卫星图像的分类就变得十分困难。提出一种新的使用卷积神经网络进行卫星图像分类的方案。使用卷积神经网络可以提取卫星图像的高层特征,进而提高卫星图像分类的识别率。方法 首先,提出一个包含六类图像的新的卫星图像数据集来解决卷积神经网络的有标签训练样本不足的问题。其次,使用了一种直接训练卷积神经网络模型和3种预训练卷积神经网络模型来进行卫星图像分类。直接训练模型直接在文章提出的数据集上进行训练,预训练模型先在ILSVRC（the ImageNet large scale visual recognition challenge）-2012数据集上进行预训练,然后在提出的卫星图像数据集上进行微调训练。完成微调的模型用于卫星图像分类。结果 提出的微调预训练卷积神经网络深层模型具有最高的分类正确率。在提出的数据集上,深层卷积神经网络模型达到了99.50%的识别率。在数据集UC Merced Land Use上,深层卷积神经网络模型达到了96.44%的识别率。结论 本文提出的数据集具有一般性和代表性,使用的深层卷积神经网络模型具有很强的特征提取能力和分类能力,且是一种端到端的分类模型,不需要堆叠其他模型或分类器。在高分辨卫星图像的分类上,本文模型和对比模型相比取得了更有说服力的结果。     

基于自注意力和胶囊网络的短文本情感分析

短文本的情感分析是一项具有挑战性的任务。针对传统的基于卷积神经网络和循环神经网络无法全面获取文本中蕴含的语义信息的缺点,本文提出一种使用多头自注意力层作为特征提取器,再以胶囊网络作为分类层的模型。该模型可以提取丰富的文本信息。在中文文本上进行实验结果表明,与传统深度学习方法相比,本文提出的模型提高了情感分析的精度,在小样本数据集和跨领域迁移中,相比传统方法精度都有较大的提高。