基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)技術(shù)研究

摘要：為滿足云計(jì)算系統(tǒng)在不同網(wǎng)絡(luò)攻擊形式下的需要文章研究了云計(jì)算安全系統(tǒng)的隨機(jī)化防御系統(tǒng)。針對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)攻擊和各種安全隱患文章介紹了基于物理基礎(chǔ)設(shè)施、虛擬主機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用的“五位一體”安全防御系統(tǒng)。此外采用隨機(jī)化方式可以對(duì)云計(jì)算中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮?shù)與密鑰進(jìn)行隨機(jī)化處理并運(yùn)用故障模式匹配方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)各種攻擊的辨別和預(yù)警。對(duì)比隨機(jī)性防護(hù)前后云計(jì)算平臺(tái)對(duì)各種攻擊的防范報(bào)警的概率實(shí)驗(yàn)證明文章研究的隨機(jī)化防護(hù)系統(tǒng)能較好地抵御各種攻擊。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè);技術(shù)分析

中圖法分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research on network intrusion detection technology based ondata mining technology

ZHOU Zhiheng

（Career Technical College Guiyang，Guiyang 550000，China>

Abstract：This paper proposes different forms of cloud computing systems to meet the needs ofnetwork security.Aiming at various network attacks and various security risks，a “five in one"security defense system based on physical infrastructure，virtual host system，data and application isproposed. Then，we randomize the parameters and keys of data transmission in cloud computing，anduse the fault pattern matching method to realize the identification and early warning of various attacks. We compare the probability of false alarm of cloud computing platform against various attacks before and after randomness protection.Experiments show that the random protection systemproposed in this paper can better resist various attacks.

Key words： data mining technology，network intrusion detection，technical analysis

在數(shù)據(jù)計(jì)算需求快速增長和大數(shù)據(jù)技術(shù)飛速發(fā)展背景下，分布式云計(jì)算技術(shù)受到了越來越多的重視。云計(jì)算技術(shù)能夠通過分布式硬件平臺(tái)為不同的客戶提供各類云計(jì)算業(yè)務(wù)。同時(shí)，它也因開放性而遭受了各種各樣的攻擊，并存在許多安全隱患。云計(jì)算平臺(tái)的安全防護(hù)是一個(gè)非常重要的課題，它是從對(duì)云服務(wù)平臺(tái)所面對(duì)的網(wǎng)絡(luò)攻擊和危險(xiǎn)種類進(jìn)行分析來探討其等級(jí)保護(hù)的方法。此外，針對(duì)目前存在的非法入侵情況，必須對(duì)多種安全接入機(jī)制進(jìn)行研究。針對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)攻擊的不同形式，對(duì)敏感數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行防護(hù)，能夠更好地對(duì)非法數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)云研究的安全性進(jìn)行了深入探討。在安全防護(hù)系統(tǒng)中，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的算法得到了廣泛應(yīng)用，以達(dá)到精確識(shí)別和有目標(biāo)的防護(hù)。

1? 風(fēng)險(xiǎn)類型

在媒體融合背景下，云平臺(tái)在運(yùn)行過程中，有可能會(huì)受到多種形式的攻擊。其包含數(shù)據(jù)泄露以及惡意攻擊、資源濫用、木馬病毒等[1]。本文分析了多語種媒體融合平臺(tái)通過隨機(jī)化防御安全體系的設(shè)計(jì)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)類型進(jìn)行全面分析，其中包括物理基礎(chǔ)設(shè)施、虛擬主機(jī)、虛擬網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用等“五位一體”的安全防御體系。為了在一定程度上保證云平臺(tái)的安全，可以通過隨機(jī)化方法對(duì)每個(gè)云計(jì)算服務(wù)層進(jìn)行參數(shù)和秘鑰的隨機(jī)處理，可以極大地提升虛擬平臺(tái)的可靠性。除此之外，要應(yīng)用故障模型匹配法對(duì)攻擊類型進(jìn)行識(shí)別，及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，從而進(jìn)一步提升防御能力。對(duì)比加設(shè)隨機(jī)防御之前和之后的網(wǎng)絡(luò)攻擊防御成功性和錯(cuò)誤報(bào)警率，可以全面了解安全防御體系的有效性和安全性，提升云平臺(tái)抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的效果。

1.1? 數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)

媒體融合云平臺(tái)可以儲(chǔ)存大量多媒體資料，其中既有使用者的信息資料，也有媒體資料。云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)決定了其在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信息傳輸必須具有較高的安全性。但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，云平臺(tái)很有可能受到各種惡意攻擊，并有很大的數(shù)據(jù)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

1.2? 隔離失效風(fēng)險(xiǎn)

在云計(jì)算平臺(tái)上，用戶、平臺(tái)終端和數(shù)據(jù)庫通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接。通常采用網(wǎng)關(guān)、路由器、防火墻等方式來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全隔離。如果各終端之間的隔離失敗，就有可能對(duì)不同的終端進(jìn)行惡意更改，最終導(dǎo)致系統(tǒng)隔離失敗。

1.3? 用戶惡意攻擊

云平臺(tái)是一個(gè)全面向外界開放的平臺(tái)，其使用者較多，需要的服務(wù)種類相應(yīng)增多。某些使用者會(huì)對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行惡意攻擊，非法獲取、破壞其他數(shù)據(jù)，或是采用飽和式入侵、惡意病毒等方式來破壞平臺(tái)[2]。

1.4? 資源濫用風(fēng)險(xiǎn)

云平臺(tái)具有開放性優(yōu)勢(shì)，可以運(yùn)行多個(gè)程序。在大量用戶操作過程中，亦有可能出現(xiàn)資源占用的問題。此外，云平臺(tái)在維護(hù)以及運(yùn)營過程中也會(huì)占用一定的資源，可能導(dǎo)致資源濫用，使用戶資源緊張。在真正需要應(yīng)用云平臺(tái)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)無法登錄或數(shù)據(jù)丟失的問題，從而影響平臺(tái)的有效使用以及合理運(yùn)行。因此，有可能出現(xiàn)資源浪費(fèi)，從而造成用戶端訪問不便。為此，平臺(tái)必須強(qiáng)化對(duì)合作伙伴的監(jiān)管和監(jiān)控，以避免資源浪費(fèi)。

2? 云平臺(tái)服務(wù)架構(gòu)

多語言媒體融合云計(jì)算平臺(tái)由 SaaS，PaaS，IaaS 三個(gè)層次組成，在以云平臺(tái)為云計(jì)算對(duì)象的服務(wù)中，包含軟件服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)以及相應(yīng)的底層服務(wù)。而云平臺(tái)的相關(guān)使用者可以借助應(yīng)用程序訪問云端。如完成數(shù)據(jù)交互，在使用云計(jì)算的過程中，可以通過云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)交互。該系統(tǒng)還能夠更好地與 APIs 進(jìn)行融合，從而完成硬件以及軟件的調(diào)取，以便更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)訪問，賦予用戶訪問權(quán)限。而云平臺(tái)在多語種配合下，更便于將公有云、私有云等組成混合模式。不同類型的云平臺(tái)能夠?yàn)槭褂谜咛峁┤碌姆?wù)。此外，三種云平臺(tái)可以根據(jù)要求進(jìn)行靈活配比，形成完整的云架構(gòu)。不同用戶以及維護(hù)人員可以在相應(yīng)的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)靈活分配，從而形成一個(gè)基于云計(jì)算的多端協(xié)同工作體系[3]。

公有云是一種能夠?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)全網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)用的云平臺(tái)，它能夠?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)上的所有用戶提供云業(yè)務(wù)，具有更高的配置，能夠?yàn)樾枰罅坑?jì)算和大量存儲(chǔ)空間的用戶提供服務(wù)。同時(shí)，公有云能夠?yàn)橛脩籼峁└玫陌踩碗[私性服務(wù)[4]。

應(yīng)用私有云的目的是滿足媒體使用者的需求，將多媒體資料儲(chǔ)存在云平臺(tái)的內(nèi)部，同時(shí)為企業(yè)員工提供軟件和應(yīng)用系統(tǒng)。私有云是公有云的補(bǔ)充，它不僅能保證公有云的服務(wù)品質(zhì)，而且能極大地提高其安全性。私人云可以為使用者提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，或?yàn)樘摂M的云應(yīng)用中心提供資料儲(chǔ)存和使用服務(wù)。

與私有云相比，專屬云擁有更為私密的特性，并且它的服務(wù)目標(biāo)是特定的使用者，比公有云和私有云的安全性更高。其在物理架構(gòu)上設(shè)置了隔離資源池，為用戶獨(dú)立配置了一個(gè)平臺(tái)資源庫，讓使用者能夠擁有獨(dú)立的平臺(tái)，并且能夠提供個(gè)性化的定制服務(wù)，具有較高的靈活性。

3? 云應(yīng)用隨機(jī)化防御安全體系架構(gòu)

3.1? 安全體系架構(gòu)

在多媒體應(yīng)用過程中，企業(yè)安全系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)多層次、多領(lǐng)域的防御。針對(duì)虛擬主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等應(yīng)用，構(gòu)建安全防御體系，實(shí)現(xiàn)物理設(shè)施網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)的全面保護(hù)，使安全性能得到有效增強(qiáng)。而物理環(huán)境的安全性，在物理層面可以分析系統(tǒng)應(yīng)用特效。例如，對(duì)云計(jì)算的計(jì)算模塊、儲(chǔ)存模塊等進(jìn)行傳輸，可以更好地確保物理基礎(chǔ)設(shè)施的功能性以及安全性，確保平臺(tái)能夠順利運(yùn)行。虛擬主機(jī)的安全性則包含病毒防護(hù)、攻擊、預(yù)警以及相關(guān)安全訪問機(jī)制。該系統(tǒng)通過對(duì)服務(wù)主機(jī)進(jìn)行保護(hù)，并配置防火墻等技術(shù)，能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬主機(jī)的應(yīng)用。虛擬網(wǎng)絡(luò)的安全性被分為兩個(gè)部分，即虛擬化安全以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)性安全。虛擬化安全是指在虛擬機(jī)上，可以進(jìn)行配置以及交互管理，其可以建立一個(gè)系統(tǒng)的安全隔離層，確保網(wǎng)絡(luò)安全。且在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的各個(gè)接口采取相應(yīng)的防護(hù)措施，確保超前的安全性以及合理性[5]。與此同時(shí)，該系統(tǒng)必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊和病毒進(jìn)行掃描、檢測(cè)和審計(jì)。

數(shù)據(jù)的安全性是指保障數(shù)據(jù)的傳送、訪問、存取的安全，不僅要確保在傳送數(shù)據(jù)時(shí)的資料不會(huì)泄露或受到“污染”，而且要確保資料的安全性，并能被儲(chǔ)存和使用。應(yīng)用安全是指為云平臺(tái)所提供的各種應(yīng)用程序的安全性，包括數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、辦公軟件、電子郵箱等。為了防止數(shù)據(jù)泄露，必須確保用戶能夠訪問該系統(tǒng)[6]。確保系統(tǒng)安全能夠?yàn)樵破脚_(tái)提供更高的服務(wù)安全性和可靠性，其中包括數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、辦公軟件以及電子郵件等服務(wù)。云平臺(tái)必須確保用戶的接入過程是安全的，避免數(shù)據(jù)泄露。

3.2? 隨機(jī)化防御機(jī)制

在傳統(tǒng)的云平臺(tái)上，客戶端及 SaaS，PaaS，laaS 等多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)都有可能遭到攻擊，并且在不同的地點(diǎn)和時(shí)間都具有一定的隨機(jī)性，增加了安全防護(hù)的難度[7]。針對(duì)隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)的攻擊，可以應(yīng)用一種基于隨機(jī)化防護(hù)的云計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)。換言之，在每個(gè)云計(jì)算服務(wù)的傳送階段，通過隨機(jī)化的方式對(duì)消息進(jìn)行加密，然后通過隨機(jī)化的方式進(jìn)行發(fā)送。針對(duì)任意一過程，攻擊者便可以對(duì)服務(wù)器發(fā)起攻擊。采用挾持方式，獲取密鑰。但信息傳遞在加密時(shí)，采用了雙重加密技術(shù)。因此，整個(gè)云計(jì)算平臺(tái)能夠保持安全性。此外，使用隨機(jī)性策略可以更好地對(duì)計(jì)算各層次的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。通過參數(shù)傳遞以及密鑰，確保信息安全，且保持隨機(jī)模式。

在不同的服務(wù)層，通過 API 方式完成消息傳輸，對(duì)每個(gè)信息服務(wù)層的隨機(jī)化密鑰可以更好地完成處理。在服務(wù)中，找到設(shè)置單元，并通過特殊協(xié)議，能夠向各服務(wù)層完成隨機(jī)化參數(shù)的處理。而多個(gè)用戶可以在同一時(shí)間內(nèi)利用多個(gè)平臺(tái)連接至云計(jì)算體系，以應(yīng)付日常攻擊。云計(jì)算平臺(tái)的隨機(jī)性配置包含兩大層面，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾S機(jī)性以及基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)接口的隨機(jī)性。每一個(gè)服務(wù)層面均配置一個(gè)獨(dú)立的管理模塊，以更好地完成傳輸管理以及隨機(jī)化參數(shù)的改進(jìn)。將數(shù)據(jù)傳輸模塊與使用者網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行交互，可以確保資料以及模組的合理應(yīng)用[8]。此外，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)進(jìn)行資料整合，可以從頂層數(shù)據(jù)完成指令化、隨機(jī)化。在發(fā)布指令以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂飞?，進(jìn)行隨機(jī)加密，可以確保密鑰以及參數(shù)信息安全。利用管理單元的特殊協(xié)議完成加密，以確保云計(jì)算平臺(tái)的安全性。而用戶要求從頂層傳輸至云平臺(tái)底層，再由管理員對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，以獲取用戶的地址。利用網(wǎng)絡(luò)接口隨機(jī)化以及云計(jì)算接口隨機(jī)化，可以防止系統(tǒng)被惡意攻擊。為滿足不同使用者的需要，可以設(shè)計(jì)一個(gè)隨機(jī)化接口，既能防止傳統(tǒng)的固定位址和端口的攻擊，又能防止因網(wǎng)絡(luò)端口漏洞而出現(xiàn)安全性問題。云計(jì)算系統(tǒng)在隨機(jī)化防護(hù)系統(tǒng)的作用下，能夠?qū)Ω鞣N隨機(jī)化攻擊起到很好地保護(hù)作用[9]。同時(shí)，還可以在隨機(jī)化防護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)基于云計(jì)算平臺(tái)的安全防護(hù)報(bào)警系統(tǒng)。

云平臺(tái)的安全防護(hù)報(bào)警是對(duì)云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。首先，利用云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。云平臺(tái)具有多個(gè)不同的故障模式，通過對(duì)其進(jìn)行分析可以得到相應(yīng)的狀態(tài)信息，從而對(duì)其進(jìn)行安全診斷。如果有任何異常情況，就會(huì)發(fā)出安全警報(bào);如果測(cè)試的結(jié)果是正確的，那么就會(huì)顯示“安全”。在此基礎(chǔ)上，便可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障模型的訓(xùn)練及安全日志的更新。

4? 仿真驗(yàn)證與性能分析

通過對(duì)常見的網(wǎng)絡(luò)攻擊方式進(jìn)行測(cè)試和分析，不難發(fā)現(xiàn)加設(shè)隨機(jī)化防御系統(tǒng)之后，成功防御網(wǎng)絡(luò)攻擊的概率得到大幅提升，錯(cuò)誤報(bào)警次數(shù)也明顯降低。因此，隨機(jī)化防御方法的有效性得到證實(shí)。研究證實(shí)，應(yīng)用隨機(jī)化防御的云平臺(tái)防御體系能夠抵御大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)攻擊，具有較廣的覆蓋面。與隨機(jī)化防御系統(tǒng)相比，針對(duì)不同類型的網(wǎng)絡(luò)攻擊，隨機(jī)化防御云平臺(tái)的成功防御概率提高2.1%～ 8.3%。與此同時(shí)，隨機(jī)化防御云平臺(tái)對(duì)代碼注入攻擊的成功防御概率提升效果不明顯，但是對(duì)于拒絕服務(wù)攻擊的成功防御概率提升效果最為明顯[10]。

分析整體趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警的概率比漏報(bào)警的概率要高。對(duì)于不同類型的網(wǎng)絡(luò)攻擊，隨機(jī)化防御云平臺(tái)漏報(bào)警的概率不到1%，同時(shí)對(duì)于整體風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別率最高達(dá)到2.6%。由此可見，隨機(jī)化防御體系可以識(shí)別網(wǎng)絡(luò)攻擊，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行防御，從而確保云平臺(tái)正常運(yùn)行[11～ 12]。

5? 結(jié)束語

通過研究隨機(jī)化防御云平臺(tái)體系，對(duì)多語種媒體融合云平臺(tái)所遇到的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，可以應(yīng)用物理基礎(chǔ)設(shè)施、虛擬機(jī)、虛擬網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用在內(nèi)的“五位一體”安全防御體系，以提高云平臺(tái)的安全性。在云平臺(tái)的每一個(gè)服務(wù)層，對(duì)參數(shù)進(jìn)行傳遞，并對(duì)密鑰進(jìn)行加密，能夠切實(shí)保證數(shù)據(jù)安全。

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作者簡(jiǎn)介：

周志恒（1993—） ，碩士，研究方向：推薦系統(tǒng)。