《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 通信与网络 > 设计应用 > 图结构下基于通信模式匹配的物联网异常流量检测方法
图结构下基于通信模式匹配的物联网异常流量检测方法
网络安全与数据治理
靳文京1,周成胜1,刘美伶2
1.中国信息通信研究院;2.北京友坤科技有限责任公司
摘要: 物联网的广泛应用带来了新的安全风险,为了在不干扰系统正常运行的前提下实时洞察网络的异常状态,基于流量的异常检测方案应运而生,然而当前检测方案普遍存在通用性欠缺、攻击样本依赖性强的问题。基于此,依据物联网系统运行的物理限制与领域规范,创新性地提出了一种图结构下基于通信模式匹配的物联网异常流量检测方法,在通信图构建的基础上利用子图挖掘、同构子图发现等算法分析表征物联网系统中固定、周期、自动运转的通信模式来构建检测基准,并利用社区检测算法高效、精准地发现实时流量中存在的异常数据。在BoT-IoT和IoT-23数据集上从不同数据集上的效果对比、不同检测方案的效果对比以及不同时间窗口下的实时检测效率三个方面对方案进行了评估,99%的检测准确率和秒级的实时检测时间充分证明了本方案的高效性和可用性。
中图分类号:TP309文献标识码:ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.06.002
引用格式:靳文京,周成胜,刘美伶.图结构下基于通信模式匹配的物联网异常流量检测方法[J].网络安全与数据治理,2024,43(6):8-15.
An IoT abnormal traffic detection method based on communication pattern matching within a graph structure
Jin Wenjing1,Zhou Chengsheng1,Liu Meiling2
1. China Academy of Information and Communications Technology;2.Beijing Youkun Technology Co., Ltd.
Abstract: The wide application of the Internet of Things has brought new security risks. In order to gain a real-time insight into the abnormal state of the network without interfering with the normal operation of the system, the anomaly detection scheme based on traffic came into being. However, the current detection scheme generally has problems such as lack of universality and strong dependence on attack samples. Based on this, according to the physical limitations and domain specifications of the operation of the Internet of Things system, this study innovatively proposed a method of abnormal traffic detection of the Internet of Things based on communication pattern matching under the graph structure. On the basis of the construction of the communication graph, subgraph mining, isomorphic subgraph discovery and other algorithms are used to analyze and characterize the communication mode of fixed, periodic and automatic operation in the Internet of Things system to build the detection benchmark.
Key words : communication patterns; Internet of Things; subgraph mining; community detection; isomorphic subgraph

引言

物联网技术为智慧城市、智能家居、工业自动化等多个领域带来了巨大的变革,但互通互联的网络架构也增加了安全风险的暴露面。例如,Mirai蠕虫病毒利用物联网设备的漏洞,发动大规模拒绝服务攻击,导致网络拥堵甚至瘫痪。物联网环境所面临的安全问题对个人、企业、国家都构成了严重的威胁,及时发现安全威胁或提前采取防御措施显得尤为关键,各类关于物联网安全防护和异常检测的研究应运而生。然而由于物联网平台在设计开发、通信交互、访问控制等方面缺乏统一标准,设备的运行环境缺乏有效保护,厂商售后不提供补丁和更新服务等因素,使得现有解决方案往往存在应用面狭窄、自动化程度不足等问题。因此,针对物联网特殊的网络环境,提出一种通用的异常检测机制对于保障物联网安全至关重要。

本文基于物联网本身固有的运转特性(各个设备节点按照约定好的行为进行周而复始的工作),提出了一种图结构下基于通信模式匹配的物联网异常流量检测方法。基于物联网设备在通信频率、协议和范围等方面所存在的客观、独特的要求和规范,在通信图构建的基础上利用子图挖掘同构子图发现等算法挖掘通信模式以构建检测基准,并在此基础上利用社区检测算法高效、精准地发现实时流量中存在的异常数据。


本文详细内容请下载:

http://www.chinaaet.com/resource/share/2000006042


作者信息:

靳文京1,周成胜1,刘美伶2

(1.中国信息通信研究院,北京100083;2.北京友坤科技有限责任公司,北京100195)


Magazine.Subscription.jpg

此内容为AET网站原创,未经授权禁止转载。