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专利号: 2018109128511
申请人: 海南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-11-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于LSTM预测模型的DDoS攻击检测方法,其特征在于,所述方法包括:对正常网络流量按照一定的取样周期进行n次取样,计算得到n个正常网络的IP数据包统计特征值,其中n∈N;

根据n个所述正常网络的IP数据包统计特征值,对待训练的LSTM预测模型进行训练;

使用网格搜索和超参数最优法确定选择性丢弃神经元的概率Dropout=0.2,来修正所述LSTM预测模型,缓解过拟合现象;

根据修正后的所述LSTM预测模型,计算未来某个时段的IP数据包统计特征值的预测值;

根据所述预测值,判断当前网络是否发生DDoS攻击。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LSTM预测模型包括忘记门、输入门、输出门、状态单元及输出结果,分别通过以下公式计算获得:it=σ(Wi[ht-1,Xt]+bi)

ft=σ(Wf[ht-1,Xt]+bf)

ot=σ(Wo[ht-1,Xt]+bo)

ht=ot*tanh(Ct)

其中,it表示输入门,ft表示忘记门,ot表示输出门,ct表示状态单元,Wi是输入门的权重矩阵,bi是输入门的偏置项,Wf表示忘记门的权重矩阵,bf是忘记门的偏置项,Wo是输出门的权重矩阵,bo是输出门的偏置项,门激活函数为sigmoid(σ),其值域是(0,1),输出的激活函数为tanh函数。

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据修正后的所述LSTM预测模型,计算未来某个时段的IP数据包统计特征值的预测值的步骤包括:根据n个所述正常网络的IP数据包统计特征值,利用静态预测的方法,计算第n+1个所述IP数据包统计特征值的预测值;

根据n个所述正常网络的IP数据包统计特征值及每个所述IP数据包统计特征值的预测值,计算下一个所述预测的IP数据包统计特征值。

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述预测值,判断当前网络是否发生DDoS攻击的步骤包括:统计所述正常网络的IP数据包统计特征值的区间为[a,b],统计所述预测的IP数据包统计特征值的区间为[c,d];

计算所述预测的IP数据包统计特征值与所述正常网络的IP数据包统计特征值的平均误差Ave;获取所述预测的IP数据包统计特征值区间[c,d]的最大值Max;

根据所述平均误差Ave和所述最大值Max,计算所述误差阈值U=Max+Ave;

计算当前网络的IP数据包统计特征值与对应的所述预测的IP数据包统计特征值的偏差;

将所述偏差与所述阈值进行比较,来判断当前网络是否发生DDoS攻击:若所述偏差大于所述阈值,当前网络发生DDoS攻击;

若所述偏差小于所述阈值,当前网络未发生DDoS攻击。

5.如权利要求1-4任一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述IP数据包统计特征值的计算公式为:IPDCF=∑{Packet}Δt

其中,Packet为IP数据包的个数,Δt为所述取样周期。

6.一种基于LSTM预测模型的DDoS攻击检测装置,其特征在于,所述装置包括:第一计算模块,用于对正常网络流量按照一定的取样周期进行n次取样,计算得到n个正常网络的IP数据包统计特征值,其中n∈N;

第二计算模块,用于根据n个所述正常网络的IP数据包统计特征值,对待训练的LSTM预测模型进行训练;

第三计算模块,使用网格搜索和超参数最优法确定选择性丢弃神经元的概率Dropout=0.2,来修正所述LSTM预测模型,缓解过拟合现象;

第四计算模块,用于根据修正后的所述LSTM预测模型,计算未来某个时段的IP数据包统计特征值的预测值;

攻击判断模块,用于根据所述预测值,判断当前网络是否发生DDoS攻击。

7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述LSTM预测模型包括忘记门、输入门、输出门、状态单元及输出结果,分别通过以下公式计算获得:it=σ(Wi[ht-1,Xt]+bi)

ft=σ(Wf[ht-1,Xt]+bf)

ot=σ(Wo[ht-1,Xt]+bo)

ht=ot*tanh(Ct)

其中,it表示输入门,ft表示忘记门,ot表示输出门,ct表示状态单元,Wi是输入门的权重矩阵,bi是输入门的偏置项,Wf表示忘记门的权重矩阵,bf是忘记门的偏置项,Wo是输出门的权重矩阵,bo是输出门的偏置项,门激活函数为sigmoid(σ),其值域是(0,1),输出的激活函数为tanh函数。

8.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第四计算模块具体用于:根据n个所述正常网络的IP数据包统计特征值,利用静态预测的方法,计算第n+1个所述IP数据包统计特征值的预测值;

根据n个所述正常网络的IP数据包统计特征值及每个所述IP数据包统计特征值的预测值,计算下一个所述预测的IP数据包统计特征值。

9.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述攻击判断模块具体用于:统计所述正常网络的IP数据包统计特征值的区间为[a,b],统计所述预测的IP数据包统计特征值的区间为[c,d];

计算所述预测的IP数据包统计特征值与所述正常网络的IP数据包统计特征值的平均误差Ave,获取所述预测的IP数据包统计特征值区间[c,d]的最大值Max;

根据所述平均误差Ave和所述最大值Max,计算所述误差阈值U=Max+Ave;

计算当前网络的IP数据包统计特征值与对应的所述预测的IP数据包统计特征值的偏差;

将所述偏差与所述阈值进行比较,来判断当前网络是否发生DDoS攻击:若所述偏差大于所述阈值,当前网络发生DDoS攻击;

若所述偏差小于所述阈值,当前网络未发生DDoS攻击。

10.如权利要求6-9任一项权利要求所述的装置,其特征在于,所述IP数据包统计特征值的计算公式为:IPDCF=∑{Packet}Δt

其中,Packet为IP数据包的个数,Δt为所述取样周期。