基于免疫机制的入侵检测系统的研究

论文摘要

近年来,各种针对计算机信息系统的攻击越来越普遍。现有的入侵检测技术由于本身的一些缺陷无法很好地应对这种情况,在检测入侵中表现出自适应性不强、检测效率不高等问题。针对这些不足,论文研究了入侵检测的关键技术和免疫机制的基本原理,并将免疫原理应用于入侵检测系统中。论文首先介绍了入侵检测的基本原理,讨论了常规入侵检测系统的局限性及今后的发展方向。其次,阐述了人工免疫系统的生物学基础、原理和特点。详细分析了基于人工免疫的入侵检测技术的主要算法:否定选择算法、克隆选择算法等。然后,分析了现有检测器的生成算法,提出了一种新的检测器生成算法——MAMA(多属性匹配算法)。使特征字段的匹配更加符合实际情况;也避免匹配区域r过大带来的效率问题。最后,在综合上述技术的基础上,设计了基于免疫机制的入侵检测系统。论文提出了一种基于人工免疫的入侵检测的特征编码表示,缩短了特征码的长度。可有效提高检测器的生成与执行检测的速度。使用基因重组的方法代替随机产生候选检测器的方法,进一步促进有效检测器的生成。通过分析动态克隆选择算法,发现协同刺激过多导致检测性能下降,引进了用高频连接模式对网络数据包预先进行过滤的方法来加快对入侵的检测速度。选用kddcup99数据集作为数据源,对IBIDS系统进行仿真实验。算法分析和实验结果表明论文提出的IBIDS系统的检测方法比动态克隆选择算法能更有效地检测出未知的攻击行为,且具有较快的运行速度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 国内外研究状况
• 1.4 论文的组织结构和主要研究工作
• 第二章 入侵检测技术概述
• 2.1 入侵检测的定义及分类
• 2.2 入侵检测方法
• 2.2.1 异常入侵检测技术
• 2.2.2 误用入侵检测技术
• 2.2.3 其它检测技术
• 2.3 入侵检测系统的体系结构
• 2.4 入侵检测系统的性能指标
• 2.5 现有入侵检测的局限性与发展趋势
• 第三章 人工免疫系统与入侵检测系统
• 3.1 人工免疫系统
• 3.1.1 人工免疫系统发展历程
• 3.1.2 人工免疫系统概述
• 3.2 人工免疫系统的生物学机理
• 3.2.1 多层防护体系
• 3.2.2 免疫系统的识别机制
• 3.2.3 免疫系统的响应机制
• 3.3 入侵检测与生物免疫的相似之处
• 3.4 常用免疫算法
• 3.4.1 否定选择算法
• 3.4.2 克隆选择算法
• 3.4.3 动态克隆选择算法
• 第四章 基于免疫机制的IDS 中检测器生成算法的研究
• 4.1 检测器生成算法的理论分析
• 4.1.1 算法实现的环境和约束条件
• 4.1.2 匹配规则
• 4.2 现有检测器生成算法
• 4.2.1 穷举检测器生成算法
• 4.2.2 贪婪检测器生成算法
• 4.2.3 否定选择变异检测器生成算法
• 4.2.4 基于线性时间复杂度的检测器生成算法
• 4.2.5 现有检测器生成算法的不足
• 4.3 新的检测器生成算法——MAMA
• 4.3.1 MAMA 的算法思想
• 4.3.2 MAMA 的实现
• 4.4 实验结果及分析
• 第五章 基于免疫机制的入侵检测系统模型
• 5.1 系统模型设计
• 5.1.1 系统模型
• 5.1.2 模型符号定义
• 5.1.3 网络连接模式的定义与表示
• 5.1.4 高频连接
• 5.2 关键模块的设计与实现
• 5.2.1 未成熟检测器的生成
• 5.2.2 未成熟检测器的耐受
• 5.2.3 成熟检测器的检测及克隆选择
• 5.2.4 记忆检测器的检测及变异
• 5.2.5 模型实现算法
• 5.3 仿真实验
• 5.3.1 实验数据集的描述
• 5.3.2 实验数据的选取与预处理
• 5.3.3 实验环境
• 5.3.4 实验中各参数的设定
• 5.3.5 实验结果与分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的总结
• 6.2 入侵检测的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文以及科技成果