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专利号: 202411085927X
申请人: 宜宾职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向智能家居的入侵检测方法,其特征在于:所述的方法包括:数据收集:获取智能家居系统中的原始网络数据,原始网络数据被视为一个n维向量,每个维度对应于一种类型的网络行为或属性;

数据预处理:对收集到的原始网络数据进行清洗,包括去除噪音数据、规范化数据格式、填充缺失值;

建立模型与训练:根据已提取的原始网络数据训练网络入侵检测模型并进行训练;

模型测试:对模型的性能进行评估和检测;

所述的数据收集包括:

在智能家居系统的网络中,安装网络流量监控装置;

数据包捕获:设定网络流量监控装置中嗅探器功能捕获指定设备的数据包,包括TCP/IP协议的各种信息,包括源IP、目标IP、源端口、目标端口、协议类型、数据包大小,并生成数据表;

设备识别:基于过MAC地址、IP地址、设备型号信息将捕获的数据包与源设备、目标设备进行映射处理;

日志记录:将智能家居设备的所有网络行为记录在日志中;日志信息包括数据包的时间戳、数据包大小、数据内容以及设备的开/关状态、运行模式;

所述的数据预处理包括:

去除噪声数据:使用中位数过滤器去除异常值;设数据集D={d1,d2,...,dn},dn为单个数据点,中位数过滤器则是找到D中的中位数m,对于D中的任何一点di,若|di‑m|>k(IQR),k为一常数,IQR为四分位距离,则di为异常值;

规范化数据格式:Z‑score规范化,Z‑score规范化公式为:;

其中μ为数据的平均值,σ为标准差, 为标准分数,即经过标准化后的数据, 为原始数据;

填充缺失值:使用非缺失值的平均值 来填充缺失值qi,将数据集D中的所有缺失值qi替换为 ;假设D={q1,q2,...,qn},qn为单个数据点, 为D中所有非缺失值的平均值;

所述的网络入侵检测模型采用基于混沌理论中的Lorenz系统作为入侵检测模型;在入侵模型训练中,对攻击行为在网络流量中产生的“混沌”状态进行识别、学习和训练,不断优化模型算法和参数,实现对未知和复杂攻击行为的检测;

S401、使用Lorenz系统的动态行为作为模型的基础,并通过训练数据调整Lorenz系统的参数,使其能够反映出正常与异常网络行为之间的区别;

S402、训练过程使用梯度下降算法进行;

S403、入侵检测判断;

S4031、对每次新收到的网络数据包,将其映射到Lorenz系统中的一个点,并更新系统状态;

S4032、观察系统状态的变化,包括系统不可预测的状态变化;

S4033、使用混沌判断公式来量化系统状态的变化速率;

所述的模型测试包括:检测率、检测正确率、误报率、精度、漏报率及检测时间6项指标对入侵检测技术进行评估;其中测试时间表示入侵检测系统IDS对所有测试连接进行分类所花费的实际CPU时间;

真阳性TP是预测为正实际也是正的警报,即真正的攻击触发入侵检测系统IDS产生警报的情况;

假阳性FP事件是预测是正,但实际是负的情况,即在未发生实际攻击时发出警报的虚假事件;

假阴性FN是预测是负,实际上是正的事件,即未发生实际攻击且也没发出警报;

真阴性TN预测是负,实际也是负的事件,即实际上有攻击并且没有发出警报的情况,;

2.一种面向智能家居的入侵检测系统,所述的系统适用于如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的系统包括:网络流量监控装置,用于获取智能家居系统中的原始网络数据;

数据处理模块,用于对收集到的原始网络数据进行清洗,包括去除噪声数据、规范化数据格式、填充缺失值;

模型建立与训练模块,用于根据已处理的特征数据训练网络入侵检测模型;

模型测试模块,用于对模型的性能进行评估和检测。

3.根据权利要求2所述的一种面向智能家居的入侵检测系统,其特征在于:所述的网络流量监控装置包括网络嗅探器,用于捕获指定设备的数据包,并将智能家庭设备的所有网络行为记录在日志中。

4.根据权利要求2所述的一种面向智能家居的入侵检测系统,其特征在于:所述的数据处理模块包括去噪声处理单元、数据规范化处理单元以及缺失值填充处理单元,依次用于从数据集中去除异常值,对数据进行Z‑score规范化,以及使用平均值来填充缺失值。

5.根据权利要求2所述的一种面向智能家居的入侵检测系统,其特征在于:所述的模型建立与训练模块使用梯度下降算法对参数进行优化建模,并使用网络入侵检测的正确率作为适应度函数。