基于HMM-NN的用户点击流识别

作     者：费星瑞 谢逸 FEI Xing-rui;XIE Yi

作者机构：中山大学计算机学院(广东省信息安全重点实验室)广州510006 

出 版 物：《计算机科学》 (Computer Science)

年 卷 期：2022年第49卷第7期

页      面：340-349页

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(61972431) 广东省自然科学基金(2018A030313303) 教育部科技发展基金项目(2018A06002) 

主　　题：网络端 点击识别 隐马尔可夫模型 神经网络 

摘      要：用户行为画像分析是实现网络智能化的关键手段之一,而点击目标识别是构建用户行为画像的重要依据和基础。已有的工作主要为系统端设计,其只能反映用户对特定服务域的行为特征,不适合网络端的检测和管理。网络端用户行为分析面临的主要挑战是处于协议栈底层的网络管道无法获取应用层及系统端信息,只能依赖IP数据流,因此难以构建有效的网络端用户行为画像。因此,提出了一种新的面向中间网络的用户点击目标识别方法,该方法融合了隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)和神经网络(Neural Networks,NN)。HMM框架从IP流的角度描述点击流与非点击流的动态行为过程;NN用于建立HMM中的隐状态与复杂网络流行为特征之间的关系。通过评估待测请求序列与HMM-NN模型的拟合度来实现用户点击目标的识别。该方案的主要优点在于它继承了HMM的可解析性,并利用NN增强了HMM对复杂数据的描述能力;而且该方案不涉及IP流所承载的数据内容,适用于加密与非加密场景下网络端的点击行为识别,有效解决了网络端用户行为画像分析所面临的困难。基于多个实际数据集进行实验,结果表明该方案的3个常用评价指标F1,Kappa及AUC的数值分别超过已有方法0.91,0.83,0.96,证明该方法比已有的方法具有更好的性能表现。