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专利号: 2022107481007
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-07-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种广义网络温度与深度学习结合的网络异常预警方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)定义网络拥塞状态,所述网络拥塞状态包括:S0、S1、S2、S3;S0对应正常状态,S1对应轻度拥塞状态、S2对应中度拥塞状态,S3对应重度拥塞状态;

2)利用工具软件获取网络流特征的数值,所述网络流特征包括:链路数量|E|,数据包数量k,香农熵变化量ΔH,单位时间内数据包总长度∑L,单位时间内单个数据包平均包长度的变化量ΔPL;

3)计算广义网络温度PL_GNT,计算公式如下:

4)计算网络比热容NHC,计算公式如下:

G

其中ΔT代表PL_GNT的变化量,Δk代表单位时间内数据包变化量;

5)初次划分网络拥塞状态S;

6)定义NHC的阈值范围为: 为NHC的均值,计算公式如下:σ为NHC的方差,计算公式如下:

其中,i代表数据的最大个数,j∈[1,i];

7)对拥塞状态进行二次划分;

8)预测网络特征数值与网络拥塞状态;

9)构造网络攻击概率函数PAttack(t),公式如下:PAttack(t)=PState(t)+PAverage(t,timestamp)PState(t)是当前时刻拥塞状态映射的攻击概率,PAverage(t,timestamp)是给定时间段内的平均攻击概率;

10)连接Bi‑GRU模型与Stacking模型,预测并计算m种网络特征数值以及对应的拥塞状态;

11)进行网络攻击预警,所述网络攻击预警的条件是:当某一时刻的流量同时满足PState(t)≥2且PAttack(t)≥80%时,认为该时刻产生网络攻击,向用户发出警报。

2.如权利要求1所述的广义网络温度与深度学习结合的网络异常预警方法,其特征在G于,所述步骤4)中Δk与ΔT的计算方法如下:

4.1)构建滑动窗口S1和S2,S1初始长度i1=1,S2初始长度i2=1,从t=1时刻开始滑动;

4.2)计算t时刻,S1窗口内PL_GNT的均值 与方差 S2窗口内数据包数量k的均值 与方差 其中,S1窗口内PL_GNT的均值 计算公式如下:S1窗口内PL_GNT的方差 计算公式如下:S2窗口内数据包数量k的均值 计算公式如下:S2窗口内数据包数量k的方差 计算公式如下:G G

4.3)计算t时刻的ΔT与Δk,其中,ΔT的计算公式如下:Δk的计算公式如下:

4.4)调整滑动窗口S1的长度i1,调整方法如下:

4.5)调整滑动窗口S2的长度i2,调整方法如下:

4.6)当t<=tmax时,t=t+1,转步骤4.2),否则转步骤5)。

3.如权利要求1所述的广义网络温度与深度学习结合的网络异常预警方法,其特征在于,所述步骤5)初次划分网络拥塞状态S的方法是:利用开源的K‑means算法对PL_GNT的数值分布从低到高聚成四类,分别对应S0~S3四种网络拥塞状态。

4.如权利要求1所述的广义网络温度与深度学习结合的网络异常预警方法,其特征在于,所述步骤7)对拥塞状态进行二次划分的方法为:当NHCi超出阈值且向下跳变时,拥塞状态下调一级S=Sk‑1,如果此时S=S0,拥塞状态无需下调;当NHCi超出阈值且向上跳变时,拥塞状态上调一级S=Sk+1,如果此时S=S3,拥塞状态无需上调;当NHCi在阈值范围内时,拥塞状态保持不变,S=Sk。

5.如权利要求1所述的广义网络温度与深度学习结合的网络异常预警方法,其特征在于,所述步骤8)预测网络特征数值与网络拥塞状态包含以下步骤:

8.1)通过特征选择人工筛选m个网络特征;

8.2)选择开源的Bi‑GRU模型,输入数据学习特征的时序信息,输出对网络特征组数值上的预测结果;

8.3)构造Stacking模型来学习特征的空间信息,以模型的角度描述网络特征组数值与网络拥塞状态的映射关系。模型构造过程中使用六折交叉熵验证。