基于IPv6的误用与异常相结合的入侵检测系统的研究与设计

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随着计算机网络技术的迅猛发展,计算机网络的共享性、开放性和互联程度得以进一步扩大,互联网的影响范围和重要性也随之越来越大,人们对网络的依赖程度日益提高。网络已经成为大多数人工作和生活中不可或缺的重要组成部分。随着网络上各种业务的兴起与各种专用网的建设,互联网中信息的安全问题显得越发重要。网络安全问题已对国家网络经济发展,国家与国防的安全产生了重要影响,引起了民众的高度关注。而在过去一年,中国半数网民曾遭遇过网络安全事件,全年处理安全事件所支出的服务费用累计高达153亿元。作为下一个版本的Internet协议—IPv6协议,它有着无可比拟的优势,尤其是在安全方面。虽然IPv6协议在安全方面有着非常突出的优势,但是随着黑客工具,攻击手段,攻击水平的增加与提高,IPv6协议下的网络安全仍然面临着巨大的挑战。通常我们是采用防火墙技术来提高网络的安全性,但随着网络环境的越来越复杂,单纯的防火墙技术暴露出明显的不足和弱点。为了进一步增强网络的安全性,许多强大的主动策略和方案被提出,其中一个有效的解决途径就是入侵检测。入侵检测系统从网络中提取信息,跟据所取得的信息检查计算机网络中是否有入侵的迹象。它可以提供对内、外攻击的实时保护,提前拦截和阻止网络中的入侵行为,弥补了防火墙的不足,为网络安全提供实时的入侵检测及采取相应的防护手段。因此,进一步深入研究IPv6下的入侵检测系统具有极其深远的意义。本文首先对入侵检测系统进行了深入的研究与分析,在此基础上提出了误用与异常相结合的IDS的设计方案。整个系统包含了三个模块:神经网络训练模块,神经网络的接入模块,基于IPv6的入侵检测模块。在神经网络训练模块,针对传统的BP算法的不足,对传统BP算法进行了改进,并以DARPA1999数据集为训练数据对改进后的BP神经网络进行了训练。在神经网络接入模块,通过将用于异常检测的神经网络设计成Snort系统的预处理插件来实现神经网络的接入工作,神经网络接入Snort系统用来对网络数据进行异常检测。在基于IPv6的入侵检测模块,分析对比了IPv6与IPv4协议,为了实现基于IPv4的入侵检测系统Snort能在IPv6环境下工作,分别针对Snort的各个功能模块对IPv6进行了移植,并对整个入侵系统的各个功能模块进行了设计。最后对改进后的BP神经网络最终误差、误报率、检测率以及整个系统的检测能力做了分析评估。
摘要第3-5页
ABSTRACT第5-7页
第一章 绪论第11-17页
    1.1 研究背景和意义第11-13页
    1.2 国内外研究现状及其发展趋势第13-15页
    1.3 论文主要内容和结构安排第15-17页
第二章 入侵检测系统概述第17-25页
    2.1 入侵检测系统第17-19页
        2.1.1 入侵检测的概念第17页
        2.1.2 入侵检测系统的工作原理及模型第17-19页
        2.1.3 入侵检测过程分析第19页
    2.2 入侵检测系统的分类第19-25页
        2.2.1 根据数据来源分类第19-21页
        2.2.2 根据检测原理分类第21-22页
        2.2.3 根据体系结构分类第22-25页
第三章 误用与异常相融合的IDS总体设计第25-29页
    3.1 设计思想第25-26页
    3.2 IDS的总体框架第26-27页
    3.3 模块化设计方案第27-29页
        3.3.1 神经网络训练模块第27页
        3.3.2 神经网络的接入模块第27页
        3.3.3 基于IPv6的入侵检测模块第27-29页
第四章 神经网络训练模块设计第29-35页
    4.1 BP神经网络工作原理第29页
    4.2 BP算法的分析第29-30页
    4.3 标准BP算法的改进第30-31页
    4.4 改进后的BP神经网络的训练第31-35页
        4.4.1 BP神经网络训练方法第31-32页
        4.4.2 算法改进后BP网络的训练步骤第32-35页
第五章 神经网络接入模块设计第35-41页
    5.1 神经网络接入设计第35-36页
    5.2 解析函数的构成第36-38页
    5.3 神经网络作为预处理器的功能函数第38-41页
第六章 基于IPv6的入侵检测模块设计第41-67页
    6.1 Snort的主要功能模块第41-43页
    6.2 IPv6环境下对Snort移植设计第43-54页
        6.2.1 IPv6与IPv4比较分析第43-45页
        6.2.2 IPv6协议解析模块移植第45-49页
        6.2.3 IPv6分片重组模块移植第49-53页
        6.2.4 IPv6规则移植第53-54页
    6.3 入侵检测系统Snort各个模块的设计第54-67页
        6.3.1 数据包捕获模块第54-57页
        6.3.2 协议解析模块第57-60页
        6.3.3 数据预处理模块第60-61页
        6.3.4 异常检测模块第61页
        6.3.5 误用检测模块第61-64页
        6.3.6 报警输出模块第64-67页
第七章 系统测试与分析第67-73页
    7.1 实验环境第67页
    7.2 实验数据第67-68页
    7.3 实验参数设定第68页
    7.4 评估指标第68页
    7.5 实验结果第68-70页
    7.6 实验结果分析第70-71页
    7.7 实验结论第71-73页
第八章 总结第73-75页
参考文献第75-79页
致谢第79-81页
攻读硕士学位期间发表的论文第81页
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