基于小波包变换的网络流量异常检测的研究

摘要

网络安全问题的研究已成为各界关注的焦点。网络流量异常检测就是其中的热点领域之一。有许多检测方法被提出。论文的思路是将网络流量看成时变信号，并利用小波包变换的相关理论加以研究。
　　 论文研究基于小波包分析的网络流量异常检测方法，就是要弥补单纯只考虑网络流量信号的时域分析方法的不足，更加深入的发掘流量异常在时频域上表现出的各种内在特征，从而更加准确的检测流量异常。主要研究的内容和取得的成果如下：
　　 第一，对各种网络流量异常进行了介绍，并对一些网络异常的原理和产生的影响进行了分析。对已有网络流量异常检测的方法进行了分类，同时对各种方法的原理做出详细的讨论。
　　 第二，提出了一种基于小波包变换的方差变化点和跳跃检测算法，并用于网络流量异常检测。将小波包变换应用到对迭代累计平方和算法和施瓦兹信息准则上，对算法进行改进。通过模拟实验进行了验证。同时结合提出的算法，进行了网络数据分析。
　　 第三，提出了一种基于小波包变换的尺度自适应的网络流量异常检测算法。同时基于所应用的滑动窗口的特点，通过对历史窗口和检测窗口内流量信号瞬时频率的方差分析，实现了对流量异常的自动检测。并通过仿真实验进行验证。
　　 论文提出的算法在Linux平台下利用Matlab进行了仿真。从仿真结果可以看出，两种基于小波包变换的网络流量异常检测算法都取得了比较令人满意的结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究现状

1.2.1流量异常的分类

1.2.2异常检测研究现状

1.2.3网络流量数据的采集方法

1.3本文主要研究内容

1.4本文组织结构

2 网络流量异常及检测方法

2.1 网络流量异常

2.1.1 网络流量异常的概念

2.1.2导致网络流量异常的原因

2.2异常检测方法

2.2.1异常检测模型

2.2.2几种典型的异常检测方法

2.3本章小结

3 小波包理论

3.1 小波理论

3.1.1傅里叶变换

3.1.2小波变换

3.1.3 小波变换的分类

3.2多分辨分析和Mallat算法

3.2.1多分辨分析

3.2.2 Mallat算法

3.2.3小波变换的不足

3.3小波包变换

3.3.1 小波包的定义

3.3.2小波包的空间分解和频率表现

3.3.3小波包算法

3.3.4小波包滤波算法

3.4本章小结

4 基于小波包变换的方差变化点和跳跃检测

4.1方差变化点检测算法

4.1.1检测过程的简单描述

4.1.2多跳跃检测：Wang的方法

4.2检测方案

4.2.1方差变化点检测过程

4.2.2跳跃检测过程

4.3模拟研究

4.3.1研究的目的

4.3.2模拟研究方案

4.3.3模拟结果

4.4网络数据分析

4.4.1 网络跟踪数据

4.4.2实验结果

4.5本章小结

5 尺度自适应检测算法

5.1检测模型和检测流程

5.2双门限机制和尺度自适应小波包分解

5.3统计检测算法

5.3.1偏离分数

5.3.2均值分数

5.3.3参数讨论

5.4自适应小波包重构

5.5 自适应检测时窗

5.6仿真实验与分析

5.6.1实验数据源和仿真拓扑

5.6.2 小波的选取

5.6.3仿真流程

5.6.4实验与分析

5.7本章小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果