网络流量异常检测与隔离系统的研究与开发

论文摘要

随着计算机网络规模和应用领域的日益增大,网络已经成为人们日常工作和生活的重要组成部分。但是由于网络复杂性和异构性的不断增加,通过网络传播的病毒数量和各种人为破坏因素越来越多,对网络性能的影响越来越大,严重干扰了正常的网络运行秩序。在这种情况下,如何保证网络的运行性能,为用户提供一个良好的网络环境成为一个研究的课题。 本文主要介绍了一个在Windows环境下针对校园网的网络流量异常检测与隔离系统的设计和实现方法。该流量异常检测与隔离系统能够对一些典型的主机流量异常和整个网络行为异常进行识别判断,而且也能够对网络设备和物理链路的运行情况进行检测。该系统是校园网综合管理系统的一个重要组成部分。它使用Delphi开发,把嵌入式MySQL数据库和嵌入式WEB服务器TinyWeb集成到系统中,不需要额外安装数据库和WEB服务器,配置简单,方便管理,具有较好的扩展性和可移植性。 本文设计和实现的实时网络流量异常检测与隔离系统主要包括五个功能模块:流量采集模块、流量统计模块、流量异常检测模块、异常主机隔离模块以及图形化用户界面。其中,流量采集模块的主要功能是实时高效地采集需要检测的网络数据包,并把他们交给流量统计模块进行下一步处理。本系统利用基于WinPcap的Snoop组件完成流量采集工作。流量统计模块将接收到的网络数据包分别放到不同的缓冲队列中等待检测处理。流量异常检测模块的目的是完成具体的检测任务,它也是检测系统的核心部分。本文提出了正常网络基线的概念,把能够反映正常网络行为和性能的各种指标都体现出来,并且利用正常网络基线检测网络异常情况。系统中还建立了一个基于AR模型的流量统计模型,用来处理与时间相关的流量异常。对于检测出来的异常主机,利用异常主机隔离模块进行处理。该模块可以对管理员实施报警,并且可以自动断开异常主机的网络连接。系统采用WEB方式管理,通过图形界面,完成与管理员的信息交互。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 引言
• 1.1 网络管理现状
• 1.2 异常检测概述
• 1.3 系统的功能和特色
• 2. 网络流量异常概述
• 2.1 网络管理的功能
• 2.2 常见流量异常种类
• 2.2.1 网络扫描
• 2.2.2 DDoS攻击
• 2.2.3 网络蠕虫病毒
• 2.2.4 恶意下载、对网络资源的不当使用
• 3. 目前的流量异常检测方法
• 3.1 异常检测模型
• 3.2 常用检测方法
• 4. 系统设计与实现
• 4.1 系统的体系结构
• 4.2 系统流量采集的实现
• 4.2.1 以太网数据传输原理
• 4.2.2 WinPcap简介
• 4.2.3 Snoop组件工作原理
• 4.2.4 流量采集的具体实现
• 4.3 系统流量统计模块
• 4.3.1 相关的数据结构
• 4.3.2 流量统计过程
• 4.3.3 流量统计的具体实现
• 4.4 异常检测实现
• 4.4.1 正常网络基线
• 4.4.2 建立网络基线统计模型
• 4.4.3 异常检测功能的具体实现
• 4.4.4 报警和响应机制
• 4.5 用户界面
• 4.5.1 基于角色的访问控制策略
• 4.5.2 启动检测引擎
• 4.5.3 系统管理界面
• 5. 进一步需要的工作
• 6. 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表