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西安交通大学学报 2020年第11期54卷 121-128页

作者：李勋唐亚哲西安交通大学电信学部西安710049 通信网信息传输与分发技术重点实验室石家庄050081

针对现有网络流量指纹自动生成难度大、粒度粗及匹配阶段内存消耗大等问题,提出了细粒度网络流量分类架构及其优化。在线下,根据特定字符片段在对应流量中保持不变,且代表流量功能的有效字符片段比随机噪声片段出现的频率高这一特性,寻... 详细信息

针对现有网络流量指纹自动生成难度大、粒度粗及匹配阶段内存消耗大等问题,提出了细粒度网络流量分类架构及其优化。在线下,根据特定字符片段在对应流量中保持不变,且代表流量功能的有效字符片段比随机噪声片段出现的频率高这一特性,寻找流量中字符片段出现频率和长度达到一定阈值的有效片段,并将其作为备选指纹规则,通过交并、合并、指纹提纯操作获取该流量对应的指纹。在线上字符串匹配时,根据k均值分类思想重新定义距离,并利用异构位分割状态机的启发式算法对指纹中的字符串进行重新组织,对内存使用进行优化。实验结果表明:所提算法能够在未知网络流量协议格式的情况下自动生成细粒度的流量指纹,平均识别准确率为93.65%,对噪声不敏感;在匹配时若将原所有指纹字符片段重新优化组织,当指纹规则数量在4000以上时,可节约近50%的内存需求。

关键词：细粒度网络流量指纹自动生成位分割状态机启发式算法字符串匹配

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基于位分割的K步长多模式匹配算法的研究

基于位分割的K步长多模式匹配算法的研究

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作者：朱芳芳杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着网络技术的高速发展和互联网的日益开放，网络应用日趋普及。与此同时，网络带来的攻击行为也引发了人们对网络安全问题的关注。作为维护网络安全的重要手段，入侵检测系统得到了广泛的应用。而模式匹配是入侵检测系统中最重要的一... 详细信息

随着网络技术的高速发展和互联网的日益开放，网络应用日趋普及。与此同时，网络带来的攻击行为也引发了人们对网络安全问题的关注。作为维护网络安全的重要手段，入侵检测系统得到了广泛的应用。而模式匹配是入侵检测系统中最重要的一种检测技术，其创新性和有效性将成为提高入侵检测系统性能和效率的关键。论文对入侵检测系统进行了一个简单的概述，介绍了入侵检测的一般过程和分类，并阐述了模式匹配在入侵检测中的应用。此外，论文还对几种经典的模式匹配算法作了详细的介绍，其中包括BF、KMP、BM等单模式匹配算法和AC、ACM等多模式匹配算法。论文介绍了Bloom Filter的原理及应用。Bloom Filter是一种基于多个哈希函数映射压缩空间的数据结构，通过寻找一种优化的哈希查找算法可以提高Bloom Filter的性能。针对现有哈希算法中链地址法处理冲突时存在查找效率低的问题，论文设计了一种改进的哈希表查询算法。经分析和实际测试表明，该算法在不增加消耗的同时降低了冲突时执行查询的查找长度，从而缩短了查询响应时间。针对经典AC算法构建的状态机内存利用率低且需要频繁访问外存的问题，论文设计了一种改进的K步长状态机。设计算法主要由以下四个模块组成：改进的AC算法、文本转换、映射机制和匹配查询。其中，改进的AC算法对原AC状态机中各个状态的输出进行了重新定义，映射机制则负责将改进的AC状态机中相应的状态信息映射到K步长状态机中。通过这种映射机制，最终生成的K步长状态机中只包含跳转和输出信息，没有失效函数。而且在状态存储时，改进的K步长状态机在原有链式存储的基础上，只保留出现过的子串输入，对于链表中未出现的子串，则借助查询算法进行处理。因此，和原来的K步长状态机相比，改进的K步长状态机占据更高的内存优势。尽管改进的K步长状态机解决了一些问题，但并没有达到最优的内存资源利用率。为此，在它的基础上，论文提出了一种基于位分割的K步长多模式匹配方法，即从位的角度出发，将原先的一个状态机分割成八个小状态机，每个状态机可以同时读取K个输入字符的K个比特位，当所有子状态机都输出匹配信号时才确定匹配。该算法有两个优点：首先，子状态机的每个状态最多只有2K种输入选择，这使得内存更加紧凑;其次，几个子状态机可以独立并行工作，加快了模式查询的速度。同时，为了避免一些不必要的查询，待匹配的字符可以先进入Bloom Filter引擎过滤出可疑字符，由于Bloom Filter存在假阳性误判，过滤后的字符要进行精确匹配。在文中，精确匹配由位分割状态机来完成。二者的结合从整体上提高了匹配查询的效率。

关键词：模式匹配入侵检测 Bloom Filter 位分割状态机

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