【摘 要】
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2020年,在网络扶贫的推动下,我国互联网用户规模在不断扩大,网民规模接近10亿;互联网企业集群化发展态势初步形成,成为我国经济增长主要驱动力;在疫情防控和复工复产中,互联网也体现了为抗疫赋能赋智的强大力量。然而,日益变化的安全形势却不容乐观。随着互联网技术的快速发展,人们对网络安全性的要求也越来越高,为了避免系统、服务和数据受到故意或意外的威胁,确保可用性,机密性和完整性。为了获得更安全的网络环
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2020年,在网络扶贫的推动下,我国互联网用户规模在不断扩大,网民规模接近10亿;互联网企业集群化发展态势初步形成,成为我国经济增长主要驱动力;在疫情防控和复工复产中,互联网也体现了为抗疫赋能赋智的强大力量。然而,日益变化的安全形势却不容乐观。随着互联网技术的快速发展,人们对网络安全性的要求也越来越高,为了避免系统、服务和数据受到故意或意外的威胁,确保可用性,机密性和完整性。为了获得更安全的网络环境,传统的网络保护技术被普遍使用,包括用户身份验证、防火墙、数据加密等,它们具有一定的防御作用,但都属于被动安全技术,而入侵检测系统作为一种主动的信息安全防护措施,有效地弥补了传统安全防护技术的缺陷。采用基于异常的网络入侵检测有望构建更加安全的网络环境,满足人们对网络安全性的需求。本文的主要贡献有以下三点:（1）基于剪枝深度神经网络在入侵检测领域的应用。针对构建基于异常的NIDS所面临的最大挑战:构建高性能的入侵检测分类器模型,本文将深度学习模型压缩领域的剪枝方法运用到入侵检测中,提出了一种基于剪枝深度神经网络的入侵检测方法:P-DNN。该方法首先通过特征维度的扩张,训练一个结构较复杂、检测性能较好的深度神经网络。然后通过剪枝操作,将深度神经网络中绝对值较小的权重赋值为0,只保留了权重中具有更重要的信息的连接,降低了模型的复杂度。最后,重训练剩余的权重绝对值较大的连接。使用KDD Cup 99数据集来评估该方法的有效性并获得了良好的实验结果。通过P-DNN构建的模型实现了对已知的攻击的检测率为0.9904,对未知的攻击的检测率为0.1050。通过与相关工作进行比较,该模型获得最好的入侵检测性能:COST被减少至0.1875,ACC被增加至0.9317。（2）连接拥有的信息的重要性与权重的绝对值大小之间的关系。本文通过三种剪枝方法的对比实验,证明了在入侵检测环境下的深度神经网络中,权重绝对值较大的连接比权重绝对值较小的连接拥有更重要的信息。并且通过剪枝操作,找出了入侵检测环境下最适合的剪枝率,进一步提高了神经网络的入侵检测性能,同时降低了模型的存储资源要求和传输资源要求,增加了在资源受限的环境中应用的可行性。（3）基于剪枝神经网络的入侵检测系统的设计与实现。研究设计了基于剪枝神经网络的入侵检测系统的系统架构和功能模块,并针对特征采集模块、模型检测模块、告警收集模块、告警可视化模块进行了合理的研究设计并将其实现。最后通过系统测试,成功地构建了基于剪枝神经网络的入侵检测系统,实现了系统的13个功能需求。
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