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基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法技术

技术编号:40604501 阅读:3 留言:0更新日期:2024-03-12 22:10
本发明专利技术公开了基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,具体为:在DDoS攻击检测中,通过组合多个基分类器的预测结果,并利用元分类器的决策,实现对DDoS攻击的准确检测和识别;本发明专利技术的方法通过整合多个不同的基分类器的输出,使用元分类器进行最终的决策,在DDoS攻击检测中,通过组合多个基分类器的预测结果,并利用元分类器的决策,实现对DDoS攻击的准确检测和识别。解决了使用单一的分类器往往无法达到足够检测准确性的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于服务器攻击检测,涉及基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法。


技术介绍

1、自互联网的普及以来,随着云技术的广泛应用,入侵事件的数量呈指数级增长;入侵事件包括窃听、网络病毒、探测攻击等多种形式;分布式拒绝服务(ddos)攻击是其中最常见和最复杂的一种攻击类型;而且,ddos攻击的威胁正在不断升级,它会干扰合法用户的服务可用性,导致网络性能下降,甚至在某些情况下使整个网络系统瘫痪。

2、在云服务器环境中,由于规模庞大和资源共享的特性,ddos攻击成为一种常见的威胁。通过采用基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,可以增强云服务器的防御能力,减轻ddos攻击带来的影响。云服务器可以部署多个基分类器,如随机森林、k近邻等,每个基分类器专注于不同的特征和模式。这些基分类器可以同时工作,对流量进行实时预测和检测。

3、随着机器学习的不断发展,国内外学者已经开展了大量关于基于机器学习的网络入侵检测方法的研究;经典的机器学习算法如knn、决策树和随机森林能够有效地检测网络攻击,但存在一些缺陷,例如检测速度较慢和检测准确率较低。

4、基于自回归预测分类模型来对网络流量进行实时分析以检测ddos攻击,与同类方法相比,该方法具有较高的检测率,并且资源消耗较少,但是检测网络攻击的种类较为单一;目前,已经存在许多针对ddos攻击的检测方法,其中最常见的方法是基于机器学习的方法。这些方法通过对网络流量数据进行分析和建模,利用机器学习算法来判断是否发生了ddos攻击。

5、然而,现有的ddos攻击检测方法存在一些问题;首先,单个分类器往往不能准确地识别和应对各种ddos攻击变体,因为攻击者可以利用各种手段来规避检测。其次,由于网络流量的特点复杂多变,使用单一的分类器往往无法达到足够的检测准确性。因此,需要一种更为高效和准确的ddos攻击检测方法,来对云服务器的ddos攻击进行检测,同时保障其上托管的应用和数据免受ddos攻击的影响。


技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,解决了现有的攻击检测中使用单一的分类器往往无法达到足够检测准确性的问题。

2、本专利技术所采用的技术方案是,基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,在ddos攻击检测中,通过组合多个基分类器的预测结果,并利用元分类器的决策,实现对ddos攻击的准确检测和识别。

3、本专利技术的特点还在于:

4、基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,具体按以下步骤实施:

5、步骤1,获取ddos攻击数据集并进行预处理;

6、步骤2,选定基分类器;

7、步骤3,训练优化经步骤2选定的基分类器;

8、步骤4,选定元分类器;

9、步骤5,构建stacking模型:将经步骤3处理后的基分类器与元分类器组合构建stacking模型;

10、步骤6,利用stacking模型进行预测和评估。

11、其中步骤1具体为:

12、首先,收集包含正常流量和ddos攻击流量的数据集,并对数据集进行预处理,然后使用基于决策树的集成方法,即极度随机树进行特征选择,最后形成用于训练和测试的数据集;

13、其中步骤2中基分类器选择k近邻基分类器与随机森林基分类器;

14、其中步骤3中k近邻算法训练优化具体为:首先通过网格搜索对knn进行knn模型参数调优,然后使用knn的最佳估计器进行分类;

15、具体按以下步骤实施:

16、步骤3.1,确定需要调优的knn算法的参数,调优的参数包括邻居数参数和距离度量;

17、步骤3.2,创建knn分类器的初始模型对象;

18、步骤3.3,创建gridsearchcv对象;

19、步骤3.4,将训练数据输入初始模型进行拟合;

20、步骤3.5,调用gridsearchcv对象的best_estimator属性,获取在交叉验证中表现最优的模型;

21、步骤3.6,调用gridsearchcv对象的best_params属性,获取在交叉验证中表现最优的参数组合;

22、其中步骤3中随机森林基分类器具体为使用差分进化算法对随机森林中的两个关键参数每个分割的最小实例数量和森林中的树木数量进行优化选择,具体按以下步骤实施:

23、步骤3.1.1,对训练集进行有放回地进行随机采样,生成多个不同的训练子集;

24、步骤3.1.2,构建决策树,对每个训练子集,使用决策树算法构建一个决策树模型;

25、步骤3.1.3,采用差分进化算法,根据随机森林的模型的性能,确定每个参数的取值范围,即最小和最大值;随机生成初始种群,每个个体代表一个参数组合,表示为:

26、xi=[min_samples_split_i,n_estimators_i]  (1)

27、变异操作:选择三个不同个体xa,xb,xc,生成变异个体v,计算公式为:

28、v=xa+f*(xb-xc)  (2)

29、式中,f是缩放因子,控制变异程度;

30、交叉操作:对于每个个体xi,通过交叉操作产生一个新的试验个体ui;对应位置上的参数值根据交叉概率进行选择;

31、选择操作:比较目标函数的值,选择个体xi或试验个体ui中适应度更好的一个个体作为下一代个体;

32、更新操作:使用选择操作得到的个体更新当前种群,根据预设的停止准则判断是否终止算法,返回适应度最高的个体作为最优参数组合,即所求的随机森林的最佳参数设置;

33、步骤3.1.4,随机森林将多个决策树的分类结果通过投票或加权投票的方式来确定最终的分类结果,具体地,在随机森林中,设有t棵树,第t棵树对样本x的预测为ft(x),则随机森林的预测结果为:

34、

35、式中,表示随机森林的分类预测结果,wt表示第t棵树的权重,i(ft(x)=k)为示性函数,当第t棵树的预测为k时,i(ft(x)=k)为1,否则为0;

36、其中步骤4中,元分类器选择adaboost,具体如下:

37、步骤4.1,初始化样本权重:对每个样本赋予初始权重,设置为其中n为训练样本数量;

38、步骤4.2,对于第t轮迭代,根据当前样本权重训练一个弱分类器ft(x),弱分类器通过最小化加权误差来确定;加权误差et即在当前样本权重下分类器预测错误的样本的总权重,如下式:

39、

40、步骤4.3,弱分类器通过最小化加权误差来确定;加权误差et即在当前样本权重下分类器预测错误的样本的总权重,如下式:

41、

42、步骤4.4,更新样本权重:若样本被正确分类了,即ft(本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,在DDoS攻击检测中,通过组合多个基分类器的预测结果,并利用元分类器的决策,实现对DDoS攻击的准确检测和识别。

2.根据权利要求1所述的基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,具体按以下步骤实施:

3.根据权利要求2所述的基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,所述步骤1具体为:

4.根据权利要求2所述的基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,所述步骤2中基分类器选择K近邻基分类器与随机森林基分类器。

5.根据权利要求4所述的基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,所述步骤3中K近邻算法训练优化具体为:首先通过网格搜索对KNN进行KNN模型参数调优,然后使用KNN的最佳估计器进行分类;

6.根据权利要求4所述的基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,所述步骤3中随机森林基分类器具体为使用差分进化算法对随机森林中的两个关键参数每个分割的最小实例数量和森林中的树木数量进行优化选择,具体按以下步骤实施:

7.根据权利要求2所述的基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,所述步骤4中,元分类器选择AdaBoost,具体如下:

8.根据权利要求2所述的基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,所述步骤5具体为:将随机森林基分类器,K近邻基分类器与AdaBoost元分类器组合起来构建Stacking模型;在训练阶段,首先使用训练集对基分类器进行训练,并获得它们的预测结果,然后,将这些预测结果作为新的特征输入到元分类器中进行训练。

9.根据权利要求8所述的基于Stacking算法的云服务器DDoS攻击检测方法,其特征在于,所述步骤5具体按以下步骤实施:

...

【技术特征摘要】

1.基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,其特征在于,在ddos攻击检测中,通过组合多个基分类器的预测结果,并利用元分类器的决策,实现对ddos攻击的准确检测和识别。

2.根据权利要求1所述的基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,其特征在于,具体按以下步骤实施:

3.根据权利要求2所述的基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,其特征在于,所述步骤1具体为:

4.根据权利要求2所述的基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,其特征在于,所述步骤2中基分类器选择k近邻基分类器与随机森林基分类器。

5.根据权利要求4所述的基于stacking算法的云服务器ddos攻击检测方法,其特征在于,所述步骤3中k近邻算法训练优化具体为:首先通过网格搜索对knn进行knn模型参数调优,然后使用knn的最佳估计器进行分类;

6.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟海宁李帆杨哲童新宇王小峰柳宇黑新宏
申请(专利权)人:西安理工大学
类型:发明
国别省市:

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