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1、摘要由于互联网应用的大规模的快速增长，传统的防火墙已经不能满足互联网对安全的需求，因此网络安全作为一个无法回避的问题被提出。入侵检测系统 IDS，Intrusion Detection System，作为一种新的安全防御措施，是传统防火墙的补充策略，对网络安全的发展以及应用具有十分重要的意义。协议分析技术凭借着其诸多优势在网络安全领域迅速发展起来。由于其具备解析数据包、探测分散的多个数据包中的网络攻击、减少误报和漏报率、真正的高性能等多项技术优势，常常被用来和模式匹配算法结合起来，在误用检测系统中使用。用 Ubuntu 系统作为开发平台，开发一基于协议分析的入侵检测系统, 该系统主要对捕获的数
2、据包进行协议解析,提取有效数据,通过与特定攻击的规则进行匹配,找出可疑或攻击行为,做出响应并记录结果。论文主要工作如下：1、论文首先分析了现有入侵检测产品所存在的问题。针对这些问题，提出了选用协议分析和遗传神经网络技术来构建入侵检测系统中规则检测器和行为检测器的设计思路。2、利用协议的高规则性, 进行协议树、协议解码以及协议分析过程的设计，给出协议分析检测器的基本步骤；结合遗传神经网络算法的思想设计了行为检测器，并详细分析了适应度函数、交叉算子、变异算子以及其他控制参数，给出了核心参数的确定方法。3、根据本文入侵检测模型的设计方法，结合各模块的实现原理，完成了基于规则与行为的入侵检测模型的开发
3、。其中，在数据采集模块中利用 Winpcap 函数定义了数据捕获机制的核心数据结构和函数。关键词：入侵检测，协议分析技术，遗传算法，神经网络，遗传神经网络论文类型：Subject: Potocol analysis-based intrusion detection systemSpecialty: Computer AplicationName:Supervisor: ProfessorABSTRACTSince large-scale Internet applications, the rapid growth of traditional firewalls can not meet
4、the demand for Internet security, so the network security as an unavoidable problem have been proposed. Intrusion Detection System IDS, Intrusion Detection System, as a new security defense measures supplement the traditional firewall strategy, the development and application of network security is
5、of great significance. Protocol analysis technology by virtue of its many advantages in the field of network security has developed rapidly. Because of its analytical data packets to detect a plurality of data packets distributed network attacks and reduce false positives and false negative rate, th
6、e real high number of technical advantages, are often used together and pattern matching algorithms, in error with the detection system.Ubuntu system as a development platform used to develop an intrusion detection based on protocol analysis system, which mainly captured packets for protocol analysi
7、s, extract valid data, with particular attack matching rules to identify suspicious or aggressive behavior, do the response and the results recorded.Thesis work is as follows:1, The paper firstly analyzes the existing intrusion detection products the problems. To solve these problems, proposed optio
8、nal protocol analysis and genetic neural network technology to build intrusion detection system rules and behavior detector detector design ideas.2, The use of high regularity protocol, the protocol tree, protocol decoding and protocol analysis process design, protocol analysis detector gives the ba
9、sic steps; combines the idea of genetic neural network algorithm designed behavior detector, and a detailed analysis of the adaptation fitness function, crossover operator, mutation operator and other control parameters, gives the kernel parameter determination method.3, Intrusion detection model ba
10、sed on this design approach, combined with the realization of the principle of each module to complete the rule-based intrusion detection model and behavioral development. Among them, the data acquisition module using Winpcap function defines the data capture mechanism the core data structure and fu
11、nctions.KEY WORDS: Intrusion Detection, Protocol Analysis Technology, Genetic Algorithm, Neural Network, Genetic Neural NetworkDissertation Type:目录第 1 章绪论11.1 本文研究背景11.2 国内外研究现状11.2.1 入侵检测系统的发展历史11.2.2 公共入侵检测系统21.2.3 入侵检测的分类41.2.4 入侵检测方法51.2.5 现有的入侵检测产品71.2.6 入侵检测面临的问题及其发展趋势71.3 本文研究内容9第 2 章协议分析技术10
12、2.1 网络协议简介102.2 协议分析简介102.2.1 协议分析概念102.2.2 协议分析原理112.2.3 协议分析核心技术112.3 协议分析入侵检测方法介绍122.3.1 简单协议分析检测方法122.3.2 协议状态分析检测方法152.4 本章小结16第 3 章神经网络和遗传算法173.1 神经网络173.1.1 神经网络的概念173.1.2 BP 算法173.1.3 BP 网络183.1.4 BP 网络在入侵检测中的应用203.2 遗传算法213.2.1 遗传算法的基本概念213.2.2 遗传算法的实现213.3 利用遗传算法训练神经网络223.4 遗传神经网络在入侵检测中的应用
13、233.5 本章小结23第 4 章基于协议分析的入侵检测系统设计244.1 基于协议分析的网络入侵模型的基本框架244.2 数据采集模块的设计254.2.1 Winpcap 的概念264.2.2 Winpcap 的功能及优缺点264.2.3 Winpcap 的组成274.3 基于规则检测器的设计274.3.1 设计原则274.3.2 规则检测器的工作流程设计274.4 基于行为检测器的设计304.4.1 行为检测器的设计思想314.4.2 行为检测器的实现步骤314.4.3 遗传神经网络算法设计324.4.4 两种检测技术的结合344.5 数据存储模块的设计344.6 控制台模块的设计354.
14、7 本章小结36第 5 章基于协议分析的入侵检测系统实现375.1 开发工具简介375.2 数据采集模块385.2.1 数据包格式385.2.2 数据包的读取395.3 数据分析模块的实现415.3.1 预处理器检测415.3.2 规则库检测过程425.4 系统运行结果与分析54第 6 章总结与展望576.1 总结576.2 展望57参考文献59致谢62攻读硕士学位期间的研究成果63第 1 章绪论1.1 本文研究背景计算机网络技术的广泛应用和互联网的快速发展使得计算机信息网络作为现代信息社会的基础设施，广泛深入到人们的工作和生活当中，我们畅游网络，进行信息传递，开展各种社会活动，它给我们的工作和生活带来了翻天覆地的变化，已经无法想象没有网络的世界会是什么样。当然，计算机网络在带给我们极大便利的同时，计算机安全问题也随之而来，并且日益突出，计算机病毒的感染与传播、网络黑客的攻击与破坏、计算机网络犯罪等违法事件的数量迅速增长，给我们的网络生活蒙上了一层阴影，网络安全问题成为人们普遍关注并且日益重视的问题。近些年来，协议分析技术凭借着其诸多优势迅速发展起来，广泛应用在网络安全领域，比如网络诊断和故障排除、防火墙、移动通信以及入侵检测等方向
