《电子技术应用》
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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。
中图分类号:TP393.08 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.246097
中文引用格式: 夏龙飞,张琪浩,吴宪云,等. 基于神经网络的加密恶意流量检测技术研究[J]. 电子技术应用,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

近年来,随着互联网的快速发展和数据隐私保护意识的增强,加密通信技术得到了广泛应用,使用HTTPS、VPN、TLS等加密协议的流量成为网络中的主流。然而,加密流量的普及在提升数据传输安全性的同时,也为恶意攻击者提供了掩护,使其可以利用加密流量隐藏恶意行为,规避传统基于内容检测的安全机制。如何在保证隐私的前提下,对加密流量进行高效、精准的恶意行为检测,已经成为网络安全领域的重要研究课题。传统的恶意流量检测方法主要依赖于规则匹配和深度包检测(Deep Packet Inspection, DPI),这类方法需要解密流量内容,存在较高的计算开销、隐私泄漏风险以及对新型攻击的检测能力不足的问题。为应对这些挑战,近年来基于机器学习和深度学习的流量检测方法开始受到关注,尤其是利用神经网络提取流量特征和模式,可以在无需解密的情况下对加密流量进行分类和检测。Wang[1]提出了一个基于流量统计特征的恶意流量检测框架,结合传统的机器学习方法(如随机森林和支持向量机)来有效分类流量,但对资源消耗较高。深度学习技术的引入进一步提升了恶意流量检测的准确性和效率。如Anitha[2]利用卷积神经网络(Convolutional Neura Network,CNN)和长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM),通过自动学习流量中的复杂特征,避免了人工设计特征的限制。Wang等[3]研究发现,流量元数据可以转换为图像,并利用CNN进行分类,但对于具有多维特征信息的流量分类效果欠佳。Zheng等[4]提出了基于Transformer的加密流量分类模型,相较于CNN和LSTM,在处理复杂流量模式时提取全局特征能力表现更好,但计算复杂度高[5-8]。基于上述问题,本文提出了可伸缩的窗口自注意力机制,在保持全局信息捕捉能力的同时,降低了计算复杂度,使得Transformer模型在加密流量分类任务中能够高效训练和推理。


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作者信息:

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, 陕西 西安710000;

2.中国星网网络创新研究院有限公司, 北京100029)


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