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《山东师范大学》 2019年
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基于混合蛙跳聚类算法的网络数据异常检测研究

刘孟迪  
【摘要】:随着计算机技术的发展,网络数据以不可估计的速度增长,越来越多的网络安全问题也相伴而生。人们对网络安全问题的研究由来已久,其中网络异常检测是维护网络安全的重要环节之一;数据挖掘与机器学习技术的发展对网络异常检测发挥着越来越重要的作用,而网络安全问题都可以映射为网络数据安全,由此本文提出了基于混合蛙跳聚类算法的网络数据异常检测研究。本文针对网络数据异常检测中数据维数高、异常检测准确率低的问题,展开了相应的研究工作:(1)研究特征选择方法,提出基于信息共享的二次特征选择算法网络数据流量维数高、特征复杂,如何在复杂的网络数据中快速、准确的提取关键信息格外重要。为了提高特征选择的准确率,本文提出了一种基于信息共享的二次特征选择算法。该算法基于信息共享的概念,从信息增益和相关性两个角度出发,对网络数据特征进行预选择,然后利用改进的群体智能算法对预选的特征子集进行二次特征选择,从而提取出网络数据的主要特征。实验表明,在不同分类器和不同数据集下,该方法不仅可以降低特征空间维数,还能保证较好的分类准确率。(2)研究密度峰值聚类算法,提出基于混合蛙跳的密度峰值聚类算法本文主要研究了密度峰值聚类算法,该算法能更准确的定位到聚类中心,但聚类结果受前一步聚类结果的影响,对类属不明确的数据点聚类效果差。为了提高密度峰值聚类算法在网络数据异常检测中的效率,本文提出了一种基于混合蛙跳的密度峰值聚类算法,该算法改进了密度峰值聚类算法的聚类规则,将数据分为类属明确的点和类属不明确的模糊数据点,并借鉴三角稳定性思想获取模糊数据点的候选类标签,通过混合蛙跳算法确定其最终类标签,提高对模糊数据点的聚类精度。实验结果表明,该算法能有效的识别模糊数据点并对其聚类,相较于几种典型的聚类算法,本文算法具有更好的聚类质量。(3)构造网络数据异常检测算法,并应用到网络取证系统中构造了网络数据异常检测算法,该算法分为预处理和异常检测两个过程,在预处理部分,对KDDCUP99数据集进行标准化处理,并利用基于信息共享的二次特征选择算法提取网络数据的主要信息;在异常检测部分,将预处理的网络数据信息作为检测对象,采用基于混合蛙跳的密度峰值聚类算法对其进行聚类分析,检测出网络所受的攻击类型。实验结果表明不管是在原始数据集还是在降维后的数据集上,该算法较其他主流聚类算法都具有更高的异常检测率。最后将异常检测算法应用到网络取证系统中,实现对网络数据的异常检测。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP311.13;TP393.08

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