◆周海波

（鹽城機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 224000）

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

◆周海波

（鹽城機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 224000）

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，逐漸應(yīng)用在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中，但在實(shí)際使用中無(wú)法避免現(xiàn)實(shí)，即是會(huì)存在黑客入侵、安全漏洞與病毒傳播等安全隱患，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用正好能夠彌補(bǔ)這一缺陷，以此實(shí)現(xiàn)信息運(yùn)算、控制與識(shí)別，從而提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用的安全性能與工作效率。本文主要從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概述出發(fā)，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供業(yè)界參考與完善。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；計(jì)算機(jī)；網(wǎng)絡(luò)安全；評(píng)價(jià)；應(yīng)用

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用，病毒、漏洞和入侵等影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全因素的增加，這些因素的出現(xiàn)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)之間存在非線性且復(fù)雜關(guān)系，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)手段已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，加上操作較為復(fù)雜，不能精確計(jì)算安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)和因素之間聯(lián)系，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確率較低。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)的應(yīng)用，能夠通過神經(jīng)元之間的連接，形成一個(gè)完整的非線性自適應(yīng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，適應(yīng)各種環(huán)境，不受外界干擾即可完成某種過程控制、運(yùn)算和識(shí)別，從而提升工作效率。

1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概述

1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指以人體腦部信息處理模式為主，建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，對(duì)神經(jīng)元、腦細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生理特征進(jìn)行模擬，最終獲得完善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。然后計(jì)算機(jī)專家以該模型為基礎(chǔ)，設(shè)置專門的網(wǎng)絡(luò)安全體系，并應(yīng)用到實(shí)際工程中，最終研發(fā)出感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中較為常見的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，又稱為反向傳播學(xué)習(xí)法。主要由輸出層、輸入層與隱含層等3部分組成，通過將輸入層、輸出層及隱含層的各個(gè)神經(jīng)元的轉(zhuǎn)臺(tái)單方向集合到神經(jīng)元結(jié)構(gòu)中。

1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全是指通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息瀏覽與操作過程中的安全管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息保密性、安全性的提升，維護(hù)計(jì)算機(jī)使用者的合法權(quán)益，確保整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全能穩(wěn)定的運(yùn)行。

2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作原理

其工作原理為：通過正方向?qū)⑿畔⑤斎氲捷斎雽又薪?jīng)過隱含層進(jìn)行處理，然后傳送到輸出層。如果在這一過程中不能有效評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)果，那么神經(jīng)末端就會(huì)將錯(cuò)誤信息反饋回來(lái)，然后沿著原路進(jìn)行反向傳播，最后進(jìn)入輸入層，通過一系列循環(huán)評(píng)價(jià)過程，盡可能將誤差降到最低，從而提升網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)的精確度。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則

要想提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)中應(yīng)用的效果，充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用，設(shè)計(jì)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)必須遵守以下原則：（1）準(zhǔn)確性。評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值的準(zhǔn)確性是網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)水平的體現(xiàn)。（2）完備性。合理選擇評(píng)價(jià)數(shù)值，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全的基本特征，確保評(píng)價(jià)結(jié)果精確、可靠。（3）獨(dú)立性。數(shù)值選用應(yīng)避免重復(fù)，盡可能降低數(shù)值之間的各種聯(lián)系。（4）簡(jiǎn)要性。應(yīng)選擇具有代表性、簡(jiǎn)潔扼要和層次分明的。（5）可行性。數(shù)值選擇和實(shí)際評(píng)價(jià)的應(yīng)保持一致性，方便操作與評(píng)價(jià)。

2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，因?yàn)槊枋龅脑夭煌?，因此在評(píng)價(jià)指標(biāo)中數(shù)值中主要包括定性評(píng)價(jià)指標(biāo)和定量評(píng)價(jià)指標(biāo)等兩種。定性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是使用專家打分法，然后使用標(biāo)準(zhǔn)化處理方式對(duì)數(shù)值和定量指標(biāo)之間的可比性進(jìn)行描述。而定量指標(biāo)是指在評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值時(shí)，應(yīng)按照目標(biāo)對(duì)象的實(shí)際情況進(jìn)行描述。例如在評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)機(jī)房安全過程中，指標(biāo)數(shù)值的設(shè)計(jì)主要是按照機(jī)房的具備防盜設(shè)備、防靜電設(shè)備、位置設(shè)置、防火設(shè)備、空氣濕度、防雷擊設(shè)備和空氣潔凈設(shè)備進(jìn)行，每一項(xiàng)設(shè)備，指標(biāo)設(shè)計(jì)數(shù)值增加1分，總分累計(jì)應(yīng)低于10分。另外，如果出現(xiàn)指標(biāo)數(shù)值定量，明確要使用某項(xiàng)體系，其指標(biāo)數(shù)值應(yīng)設(shè)計(jì)成1，否則數(shù)值將會(huì)顯示為0。對(duì)于部分屬于定性指標(biāo)的，在評(píng)價(jià)過程中，可以使用專家評(píng)級(jí)方式，按照評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)際情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的指標(biāo)登記。又如指標(biāo)和安全組織體系設(shè)計(jì)，可以按照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全管理組織機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況，由專家設(shè)計(jì)相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值。同時(shí)為了能夠全面描述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的收斂問題，在評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全時(shí)，應(yīng)從不同角度來(lái)檢測(cè)指標(biāo)數(shù)值，有效處理各個(gè)指標(biāo)的數(shù)值。具體處理方式為：對(duì)于定量摜，因?yàn)橹笜?biāo)數(shù)值衡量單位不相同，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，最后數(shù)值范圍限制在0～1。

2.4 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)語(yǔ)集

針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值顯示的結(jié)構(gòu)，可建立一個(gè)完整的評(píng)價(jià)指標(biāo)語(yǔ)集，然后按照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)將評(píng)價(jià)指標(biāo)語(yǔ)集劃分為：（1）安全。表明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用安全，安全保障能力較強(qiáng)。（2）基本安全。表明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基本安全，安全保障能力一般。（3）不安全。表明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用存在安全隱患，網(wǎng)絡(luò)安全保障能力具有局限性。（4）很不安全。表明網(wǎng)絡(luò)安全保障能力較弱，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用安全形勢(shì)十分嚴(yán)峻。另外，還應(yīng)詳細(xì)說明集合情況，為計(jì)算機(jī)使用者提供便利、快捷方式，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全情況進(jìn)行充分了解，提供良好的服務(wù)。

2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)

（1）輸入層設(shè)計(jì)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)中設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)過程中，應(yīng)有完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)，且這些評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)能夠和輸入層中神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的數(shù)量相互對(duì)應(yīng)。例如在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值中，二級(jí)指標(biāo)數(shù)值總共有20個(gè)，而數(shù)據(jù)收集應(yīng)按照二級(jí)指標(biāo)數(shù)值來(lái)設(shè)計(jì)，一共設(shè)計(jì)20個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，并且他們之間能夠和二級(jí)指標(biāo)相互連接。

（2）隱含層設(shè)計(jì)

如果隱含層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)數(shù)量為1個(gè)，那么該隱含層均可表示為任何1個(gè)封閉區(qū)間的連結(jié)函數(shù)，由于隱含層網(wǎng)絡(luò)功能比較齊全，因此，一個(gè)兩層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以完成任何一個(gè)從M維到N維的映射。針對(duì)這一特性，一般在實(shí)際應(yīng)用中，大部分計(jì)算機(jī)都會(huì)選用單隱含層結(jié)構(gòu)。需要注意的是，在設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)過程中，必須合理選用網(wǎng)絡(luò)隱含層的節(jié)點(diǎn)數(shù)。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)過多，就會(huì)增加評(píng)價(jià)難度，出現(xiàn)誤差；相反，如果節(jié)點(diǎn)數(shù)太少，就會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的線性映射和容錯(cuò)性功能，從而出現(xiàn)數(shù)值誤差。而對(duì)于隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)量的設(shè)計(jì)，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成中有相關(guān)的公式與之對(duì)應(yīng)。例如h=log2N，h=（N+O）2，h=N+0.168X（N-O）2h表示隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；O表示輸出隱含層的節(jié)點(diǎn)數(shù)；N表示輸入隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)。通過h=log2N來(lái)明確隱含層實(shí)際節(jié)點(diǎn)數(shù)，即是h=log219=5個(gè)。

（3）輸出層設(shè)計(jì)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層設(shè)計(jì)主要是按照目標(biāo)對(duì)象的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行，然后通過評(píng)價(jià)結(jié)果集確認(rèn)。如果設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)確認(rèn)為3個(gè)，一旦輸出結(jié)果為（1，1）證明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全；（1，0）證明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本安全；（0，1）證明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不安全；（0，0）證明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全很不安全。根據(jù)顯示結(jié)果，通過MATLAB編程工具，設(shè)置評(píng)價(jià)體系模型，然后借助newff網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將節(jié)點(diǎn)數(shù)量分別設(shè)置成10、3和4，再進(jìn)行檢驗(yàn)，但是由于輸入指標(biāo)數(shù)值為0～1，因此輸出層必須使用轉(zhuǎn)化函數(shù)，增加動(dòng)量下降型訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)體系，其結(jié)果數(shù)據(jù)顯示如表1所示。