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专利号: 2020112641327
申请人: 江西理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种入侵检测方法,其特征在于,所述方法包括:

步骤1:根据任务性质确定问题簇的数目,构建基于问题簇的全方位变步长搜索算法,并初始化天牛的寻优方向、寻优次数、迭代步长、以及每次迭代后步长的衰退因子λ;

步骤2:执行EBAS算法并输出超参数,将EBAS算法输出的超参数传入SAE模块以及DRN模块,确定所述SAE模块以及DRN模块中网络的层数以及各层神经元的个数;

步骤3:针对不同入侵检测数据集进行归一化处理,得到混合、归一化后的数据集X;

步骤4:将所述数据集X输入至所述SAE模块,并对所述SAE模块进行预训练;

步骤5:将步骤4中获得的数据集X的特征数据输入至所述DRN模块,并训练所述DRN模块;

步骤6:逐层调整参数,计算并返回训练集与交叉验证集的损失值,并将损失值作为EBAS模块的目标函数值,更新所述EBAS模块的相关参数;

步骤7:反复执行步骤3到步骤6,直至触发所述EBAS模块的迭代终止条件,获得SAE‑DRN神经网络的最优参数;

步骤8:传递所述最优参数至所述SAE模块以及DRN模块并对其训练,训练完成后在实际入侵检测数据集上进行验证;

所述EBAS算法的具体实现步骤如下:

步骤a:初始化所述EBAS算法的参数,所述参数包括问题簇的个数M与每个问题簇的寻优维度n,并根据M与n值初始化M个天牛的感知方向dir,天牛两触角之间的距离d0,寻优次数N,迭代步长L以及每次迭代后步长的衰退因子λ;

步骤b:在每个天牛感知方向上,分别计算左右触角位置Xl与Xr,并且分别代入目标函数计算左右触角位置的目标函数值costl、costr;

步骤c:根据所述左右触角目标函数值,计算天牛下一步更新的位置X,并计算新的目标函数值cost_nest;

步骤d:对比所述costl、costr、cost_nest、best_cost,选择最优值作为当前最优目标函数值,并记录此时天牛位置,并按照最优位置更新策略进行位置更新;

步骤e:如果best_cost值出现改变,迭代步长恢复至初始状态;否则,按照回溯式步长更新法则进行更新;

步骤f:重复执行步骤b、c、d、e,直至满足迭代停止条件;

在步骤1中,所述根据任务性质确定问题簇的数目,构建基于问题簇的全方位变步长搜索算法,包括:初始化全方位变步长天牛搜索方位按照如下公式计算:

di=rands(1,ni)

diri=di/norm(di)

i表示第i个问题簇,ni表示第i个问题簇上待优化问题的维度,di表示方向上与第i个问题簇的寻优方向相同,维度上与第i个问题簇中待优化问题维度相同的随机向量;diri=di/norm(di)将di转化为单位向量;

残差块中将放置于跳层连接之前的ReLU层置于跳层连接之后;DRN的最后层为全连接层,将全连接层所输出的数据信息导入Sigmoid二分类或Softmax多分类函数,获取数据所属类型的概率值;

回溯式天牛步长更新法则:1.迭代后天牛的最优位置未更新,则下一次迭代的步长为移动步长L乘以衰退因子α以缩小搜索范围;2.迭代后天牛的最优位置出现变化,则下一次迭代的步长回溯至初始步长,增加算法的搜索范围,降低算法陷入局部最优的概率。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述步骤6中,在处理二分类问题时使用的损失函数为:在处理多分类问题使用的损失函数为:

其中, 表示样本的标签值,yi表示预测值, 表示m类样本的标签值,yim表示分类器将样本预测为第m类的概率值,n表示样本数量,m表示分类数。

3.一种入侵检测系统,其特征在于,所述系统包括:

数据处理模块,用于根据任务性质确定问题簇的数目,构建基于问题簇的全方位变步长搜索算法,并初始化天牛的寻优方向、寻优次数、迭代步长、以及每次迭代后步长的衰退因子λ;

EBAS寻优模块,用于执行EBAS算法并输出超参数,将EBAS算法输出的超参数传入SAE模块以及DRN模块,确定所述SAE模块以及DRN模块中网络的层数以及各层神经元的个数;针对不同入侵检测数据集进行归一化处理,得到混合、归一化后的数据集X;

SAE‑DRN训练模块,用于将所述数据集X输入至所述SAE模块,并对所述SAE模块进行预训练;将获得的数据集X的特征数据输入至所述DRN模块,并训练所述DRN模块;逐层调整参数,计算并返回训练集与交叉验证集的损失值,并将损失值作为EBAS模块的目标函数值,更新所述EBAS模块的相关参数;反复执行直至触发所述EBAS模块的迭代终止条件,获得SAE‑DRN神经网络的最优参数;传递所述最优参数至所述SAE模块以及DRN模块并对其训练,训练完成后在实际入侵检测数据集上进行验证;

所述EBAS寻优模块具体用于:所述EBAS算法的具体实现步骤如下:步骤a:初始化所述EBAS算法的参数,所述参数包括问题簇的个数M与每个问题簇的寻优维度n,并根据M与n值初始化M个天牛的感知方向dir,天牛两触角之间的距离d0,寻优次数N,迭代步长L以及每次迭代后步长的衰退因子λ;

步骤b:在每个天牛感知方向上,分别计算左右触角位置Xl与Xr,并且分别代入目标函数计算左右触角位置的目标函数值costl、costr;

步骤c:根据所述左右触角目标函数值,计算天牛下一步更新的位置X,并计算新的目标函数值cost_nest;

步骤d:对比所述costl、costr、cost_nest、best_cost,选择最优值作为当前最优目标函数值,并记录此时天牛位置,并按照最优位置更新策略进行位置更新;

步骤e:如果best_cost值出现改变,迭代步长恢复至初始状态;否则,按照回溯式步长更新法则进行更新;

步骤f:重复执行步骤b、c、d、e,直至满足迭代停止条件;

所述数据处理模块,具体用于:

初始化全方位变步长天牛搜索方位按照如下公式计算:

di=rands(1,ni)

diri=di/norm(di)

i表示第i个问题簇,ni表示第i个问题簇上待优化问题的维度,di表示方向上与第i个问题簇的寻优方向相同,维度上与第i个问题簇中待优化问题维度相同的随机向量;diri=di/norm(di)将di转化为单位向量;

残差块中将放置于跳层连接之前的ReLU层置于跳层连接之后;DRN的最后层为全连接层,将全连接层所输出的数据信息导入Sigmoid二分类或Softmax多分类函数,获取数据所属类型的概率值;

回溯式天牛步长更新法则:1.迭代后天牛的最优位置未更新,则下一次迭代的步长为移动步长L乘以衰退因子α以缩小搜索范围;2.迭代后天牛的最优位置出现变化,则下一次迭代的步长回溯至初始步长,增加算法的搜索范围,降低算法陷入局部最优的概率。

4.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述SAE‑DRN训练模块具体用于:在处理二分类问题时使用的损失函数为:

在处理多分类问题使用的损失函数为:

其中, 表示样本的标签值,yi表示预测值, 表示m类样本的标签值,yim表示分类器将样本预测为第m类的概率值,n表示样本数量,m表示分类数。

5.一种计算机设备,其特征在于,所述设备包括:数据采集装置、处理器和存储器;

所述数据采集装置用于采集数据;所述存储器用于存储一个或多个程序指令;所述处理器,用于执行一个或多个程序指令,用以执行如权利要求1‑2任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令,所述一个或多个程序指令用于执行如权利要求1‑2任一项所述的方法。