《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于神经网络的加密恶意流量检测技术研究
电子技术应用
夏龙飞1,张琪浩1,吴宪云1,朱雪田2,谷欣2,田敏2
1.西安电子科技大学 通信工程学院;2.中国星网网络创新研究院有限公司
摘要: 随着加密通信的广泛应用,传统基于内容分析的恶意流量检测方法逐渐失效,如何高效检测加密流量中的恶意行为成为网络安全领域的研究重点。研究提出了一种基于神经网络的加密恶意流量检测方法,通过深度学习模型实现恶意加密流量的分类。首先,将网络流量预处理并提取关键特征,包括包大小分布、时间间隔及协议类型等,随后将特征映射为二维特征图(Feature Map),作为深度学习模型的输入。设计可伸缩的窗口自注意力机制,利用Transfomer神经网络模型对特征图进行分类,实现了对恶意流量的高效检测。实验结果表明,该方法在检测精度、召回率等方面均表现优异,为解决加密流量恶意行为检测问题提供了一种可行方案。
中圖分類號:TP393.08 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.246097
中文引用格式: 夏龍飛,張琪浩,吳憲云,等. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加密惡意流量檢測技術(shù)研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2025,51(3):12-16.
英文引用格式: Xia Longfei,Zhang Qihao,Wu Xianyun,et al. Encrypted malicious traffic detection based on neural network[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(3):12-16.
Encrypted malicious traffic detection based on neural network
Xia Longfei1,Zhang Qihao1,Wu Xianyun1,Zhu Xuetian2,Gu Xin2,Tian Min2
1.School of Communication Engineering, Xidian University; 2.China Satellite Network Innovation Co., Ltd.
Abstract: With the widespread application of encrypted communications, traditional malicious traffic detection methods based on content analysis have gradually become ineffective. How to efficiently detect malicious behavior in encrypted traffic has become a research focus in the field of network security. This paper proposes a neural network-based encrypted malicious traffic detection method, which realizes the classification of malicious encrypted traffic through a deep learning model. First, the network traffic is preprocessed and key features are extracted, including packet size distribution, time interval, and protocol type. The features are then mapped into a two-dimensional feature map as the input of the deep learning model. A scalable window self-attention mechanism is designed, and the Transfomer neural network model is used to classify feature maps, achieving efficient detection of malicious traffic.Experimental results show that this method performs well in detection accuracy, recall rate, and model robustness, and provides a feasible solution to the problem of malicious behavior detection in encrypted traffic.
Key words : encrypted malicious traffic;scalable windowed self-attention;deep learning;network security

引言

近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)隱私保護意識的增強,加密通信技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,使用HTTPS、VPN、TLS等加密協(xié)議的流量成為網(wǎng)絡(luò)中的主流。然而,加密流量的普及在提升數(shù)據(jù)傳輸安全性的同時,也為惡意攻擊者提供了掩護,使其可以利用加密流量隱藏惡意行為,規(guī)避傳統(tǒng)基于內(nèi)容檢測的安全機制。如何在保證隱私的前提下,對加密流量進行高效、精準的惡意行為檢測,已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的重要研究課題。傳統(tǒng)的惡意流量檢測方法主要依賴于規(guī)則匹配和深度包檢測(Deep Packet Inspection, DPI),這類方法需要解密流量內(nèi)容,存在較高的計算開銷、隱私泄漏風(fēng)險以及對新型攻擊的檢測能力不足的問題。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn),近年來基于機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的流量檢測方法開始受到關(guān)注,尤其是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取流量特征和模式,可以在無需解密的情況下對加密流量進行分類和檢測。Wang[1]提出了一個基于流量統(tǒng)計特征的惡意流量檢測框架,結(jié)合傳統(tǒng)的機器學(xué)習(xí)方法(如隨機森林和支持向量機)來有效分類流量,但對資源消耗較高。深度學(xué)習(xí)技術(shù)的引入進一步提升了惡意流量檢測的準確性和效率。如Anitha[2]利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional Neura Network,CNN)和長短時記憶網(wǎng)絡(luò)(Long Short-Term Memory,LSTM),通過自動學(xué)習(xí)流量中的復(fù)雜特征,避免了人工設(shè)計特征的限制。Wang等[3]研究發(fā)現(xiàn),流量元數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為圖像,并利用CNN進行分類,但對于具有多維特征信息的流量分類效果欠佳。Zheng等[4]提出了基于Transformer的加密流量分類模型,相較于CNN和LSTM,在處理復(fù)雜流量模式時提取全局特征能力表現(xiàn)更好,但計算復(fù)雜度高[5-8]?;谏鲜鰡栴},本文提出了可伸縮的窗口自注意力機制,在保持全局信息捕捉能力的同時,降低了計算復(fù)雜度,使得Transformer模型在加密流量分類任務(wù)中能夠高效訓(xùn)練和推理。


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作者信息:

夏龍飛1,張琪浩1,吳憲云1,朱雪田2,谷欣2,田敏2

(1.西安電子科技大學(xué) 通信工程學(xué)院, 陜西 西安710000;

2.中國星網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院有限公司, 北京100029)


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