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        大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)

        2015-12-02 21:16:37饒正嬋蒲天銀
        現(xiàn)代電子技術(shù) 2015年22期
        關(guān)鍵詞:檢測(cè)系統(tǒng)

        饒正嬋+蒲天銀

        摘 要: 傳統(tǒng)大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)任何一個(gè)疑似危險(xiǎn)信號(hào)均產(chǎn)生報(bào)警,系統(tǒng)通常被海量的報(bào)警行為干擾,影響了真正的危險(xiǎn)信號(hào)的檢測(cè),導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。設(shè)計(jì)并研發(fā)了一種引入二進(jìn)制分段近似匹配方法的大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng),給出了大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu),通過(guò)實(shí)時(shí)將疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊檢測(cè)到的信號(hào)和記憶模塊中危險(xiǎn)信號(hào)庫(kù)的信號(hào)進(jìn)行匹配,確定信號(hào)是否為疑似危險(xiǎn)信號(hào)。采用記憶模塊給出若干危險(xiǎn)信號(hào)庫(kù),用于疑似危險(xiǎn)信號(hào)的匹配。利用自適應(yīng)模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)和給出該疑似危險(xiǎn)信號(hào)的特征信息,通過(guò)該特征數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行調(diào)整。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有很高的檢測(cè)精度和適應(yīng)能力。

        關(guān)鍵詞: 大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò); 疑似危險(xiǎn)信號(hào); 檢測(cè)系統(tǒng); 記憶模塊

        中圖分類(lèi)號(hào): TN710?34; TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1004?373X(2015)22?0105?03

        近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展和普及,大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用[1?2]。在大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)疑似危險(xiǎn)信號(hào),使得部分正常信號(hào)被刪除,為了避免上述情況的發(fā)生,對(duì)疑似危險(xiǎn)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)成為急需解決的問(wèn)題,其已經(jīng)成為相關(guān)學(xué)者研究的重點(diǎn)課題[3?5]。

        目前,常用的大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法主要包括免疫方法、關(guān)聯(lián)規(guī)則方法和權(quán)值樹(shù)方法,相關(guān)研究也取得了一定的成果。其中,文獻(xiàn)[6]提出一種基于細(xì)胞代謝的大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)細(xì)胞死亡方式的不同和抗原提呈細(xì)胞的激勵(lì)機(jī)制對(duì)大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下疑似文獻(xiàn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì);但該方法會(huì)導(dǎo)致使用過(guò)程中的正常行為發(fā)生變化,使得檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。文獻(xiàn)[7]提出一種基于人工免疫的大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)“自己/非己”識(shí)別模式對(duì)疑似危險(xiǎn)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),但該方法因?yàn)榇笮驮朴?jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更換及設(shè)置的改變,使得自體和非自體之間的界限逐漸模糊,造成檢測(cè)精度降低。

        1 大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)

        的設(shè)計(jì)與研發(fā)

        1.1 疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

        本文設(shè)計(jì)的大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊、記憶模塊與自適應(yīng)模塊三個(gè)部分構(gòu)成,詳細(xì)結(jié)構(gòu)用圖1進(jìn)行描述。

        1.2 實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)

        實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊通過(guò)MSMA二進(jìn)制分段近似匹配方法,將檢測(cè)到的信號(hào)和記憶模塊中的危險(xiǎn)信號(hào)庫(kù)進(jìn)行匹配,從而確定該信號(hào)是否為疑似危險(xiǎn)信號(hào)。

        MSMA二進(jìn)制分段近似匹配方法的基本原理如下:將大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下一個(gè)二進(jìn)制位數(shù)為[n]([n]是整數(shù),同時(shí)[n>0])的數(shù)據(jù)和二進(jìn)制位數(shù)為[k]的疑似危險(xiǎn)數(shù)據(jù)[ds]進(jìn)行匹配,獲取[m]個(gè)相似度時(shí)[h]的近似片段,再將[m]個(gè)近似片段的相似度進(jìn)行累加獲取總相似度[ah],如果[ah]超過(guò)既定閾值[s],則認(rèn)為匹配成功,該信號(hào)就是疑似危險(xiǎn)信號(hào)或疑似危險(xiǎn)信號(hào)的變異,如圖2所示。因此,求出總相似度[ah]是疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊的關(guān)鍵,則總相似度[ah]等于n時(shí)刻第[i]段的相似度的積分函數(shù),第[i]段的相似度等于最小危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)階段函數(shù)的倒數(shù)。

        1.3 記憶模塊的設(shè)計(jì)

        記憶模塊是由若干危險(xiǎn)信號(hào)庫(kù)構(gòu)成的,當(dāng)接收到信號(hào)后,實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊將該信號(hào)和記憶模塊危險(xiǎn)信號(hào)庫(kù)中的危險(xiǎn)信號(hào)進(jìn)行匹配,如圖3所示。

        1.4 自適應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)

        自適應(yīng)模塊主要負(fù)責(zé)發(fā)出報(bào)警信號(hào)和給出該疑似危險(xiǎn)信號(hào)的特征信息,通過(guò)該特征數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行調(diào)整。依據(jù)實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊發(fā)出的最終檢測(cè)信號(hào),本模塊會(huì)做出相應(yīng)的操作;若檢測(cè)信號(hào)為疑似危險(xiǎn)信號(hào),則本模塊會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)將其添加至記憶模塊中,如圖4所示。

        當(dāng)危險(xiǎn)因子互相關(guān)聯(lián)構(gòu)成危險(xiǎn)因子向量時(shí),可依據(jù)各個(gè)危險(xiǎn)因子具體特征共同判斷向量的危險(xiǎn)程度,則危險(xiǎn)信號(hào)等于危險(xiǎn)因子構(gòu)成的向量與危險(xiǎn)因子權(quán)重的積分函數(shù),危險(xiǎn)信號(hào)函數(shù)成立與否主要取決于該因子在危險(xiǎn)信號(hào)中的關(guān)鍵程度。

        2 對(duì)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

        在實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊、記憶模塊與自適應(yīng)模塊三個(gè)模塊確定的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)危險(xiǎn)因子進(jìn)行處理,從而實(shí)現(xiàn)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

        實(shí)現(xiàn)疑似信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟如下所示:

        (1) 求出決策危險(xiǎn)信號(hào)分類(lèi)子集[Di]對(duì)各危險(xiǎn)信號(hào)屬性子集[Cj]的下近似集。

        (2) 求出所有危險(xiǎn)信號(hào)屬性子集[Cj]對(duì)決策的近似分類(lèi)質(zhì)量[rjcD]。

        (3) 求出信號(hào)[D]是否為疑似危險(xiǎn)信號(hào)。

        (4) 確定信號(hào)是否為疑似信號(hào),是則發(fā)出警報(bào),所有危險(xiǎn)信號(hào)構(gòu)成危險(xiǎn)信號(hào)向量。

        (5) 特征信息提取,調(diào)整自適應(yīng)模塊,從而實(shí)現(xiàn)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

        3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析

        為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的引入MSMA二進(jìn)制分段近似匹配方法的大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的有效性,需要進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析。本文將權(quán)值樹(shù)模型作為對(duì)比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先將MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的KDD UP 99數(shù)據(jù)集復(fù)制到Excel表中,通過(guò)將Excel表模擬成數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)環(huán)境如下:AMD AthlonTM 64 X2Dual Core Processor 3800+,2.00 GHz,1.00 GB內(nèi)存。

        警報(bào)準(zhǔn)確率比較:

        分別采用本文系統(tǒng)和權(quán)值樹(shù)系統(tǒng)對(duì)大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中疑似危險(xiǎn)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),對(duì)正確報(bào)警率進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到的結(jié)果如圖5所示。

        分析圖5可以看出,對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的模擬攻擊,本文系統(tǒng)的正確報(bào)警率比權(quán)值樹(shù)系統(tǒng)高,同時(shí)本文系統(tǒng)正確報(bào)警率曲線(xiàn)相對(duì)較為穩(wěn)定,說(shuō)明本文系統(tǒng)不僅有很高的報(bào)警精度,而且具有很高的穩(wěn)定性,本文系統(tǒng)可以維持在一個(gè)較高的檢測(cè)狀態(tài),驗(yàn)證了本文系統(tǒng)的有效性。為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文系統(tǒng)的適應(yīng)能力,對(duì)本文系統(tǒng)和權(quán)值樹(shù)系統(tǒng)的適應(yīng)度值進(jìn)行比較,得到的結(jié)果用圖6進(jìn)行描述。

        分析圖6可以看出,和權(quán)值樹(shù)系統(tǒng)相比,本文系統(tǒng)適應(yīng)度值更高,說(shuō)明在相同的條件下,本文系統(tǒng)具有更高的適應(yīng)能力。

        4 結(jié) 論

        本文設(shè)計(jì)與研發(fā)了一種引入MSMA二進(jìn)制分段近似匹配方法的大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng),給出了大型云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的信號(hào)和記憶模塊中的危險(xiǎn)信號(hào)庫(kù)進(jìn)行匹配,確定信號(hào)是否為疑似危險(xiǎn)信號(hào)。采用記憶模塊給出若干危險(xiǎn)信號(hào)庫(kù),用于疑似危險(xiǎn)信號(hào)的匹配。利用自適應(yīng)模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)和給出該疑似危險(xiǎn)信號(hào)的特征信息,通過(guò)該特征數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)疑似危險(xiǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行調(diào)整。仿真表明,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有很高的檢測(cè)精度和適應(yīng)能力。

        參考文獻(xiàn)

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