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基于网络的入侵检测系统的研究和设计的综述报告

随着互联网的普及和应用，网络安全问题也日趋严重。网络入侵和攻击已成为每个企业和机构都必须面对和解决的问题。网络入侵检测系统（IntrusionDetectionSystem，简称IDS）是一种用于检测和防范网络入侵的技术，旨在对网络进行实时监视和分析，以发现和响应恶意网络活动。

一、入侵检测系统的分类

IDS按照检测方式可以分为以下几类：基于签名的IDS、基于异常检测的IDS和混合式IDS。其中，基于签名的IDS是最常用的一种，通过预定义的规则或特征信息来检测网络流量中的恶意活动；而基于异常检测的IDS则通过建立对网络活动正常行为的学习模型，以检测出异常的网络流量；混合式IDS则是这两者的结合，主要是为了避免基于签名的IDS的局限性，同时又能减少基于异常检测的IDS的误报率。

二、入侵检测系统的研究

1.基于机器学习的IDS

机器学习技术是近年来应用最为广泛的一种技术，在入侵检测系统中也有着广泛的应用。基于机器学习的IDS可以通过对网络活动数据进行训练，识别出网络中的异常行为。Pang等人提出了一种基于支持向量机（SVM）的IDS，通过对ISS数据集的训练，实现了对网络入侵的检测。该方法在准确率上表现良好，但计算开销较大。

2.基于流量特征的IDS

基于流量特征的IDS主要是通过挖掘网络流量中的特殊特征来检测网络入侵。例如，在入侵检测系统中常用的特征有利用率（utilization），连接数（connectionnumbers）、平均通信时间（averagecommunicationtime）等。Nurmagambetov等人提出了一种基于自适应阈值和一些特征的IDS，该IDS可以实时检测恶意行为。

3.基于图像处理的IDS

基于图像处理的IDS主要是将网络流量数据转换成图像形式，再通过基于深度学习的图像分类模型对入侵检测进行分类。该方法相较于传统的IDS在准确率上得到了明显的提高。Liu等人提出了一种基于卷积神经网络（CNN）的IDS，该IDS通过将网络流量数据转换为故障状态机（FSM）图像，并应用CNN对图像进行训练从而提高检测准确率。

三、入侵检测系统的设计

设计入侵检测系统时，需要从以下几个方面进行考虑：

1.数据采集

入侵检测系统需要收集网络流量数据，对于较大的系统应考虑采用网络嗅探的方式进行数据采集。

2.数据预处理

对于采集的数据，需要通过一些方法进行处理，例如权限控制、格式转换、数据脱敏等。

3.特征提取

特征提取是入侵检测系统中的核心步骤，它能够从原始数据中提取出恶意行为所特有的特征。

4.模型训练

基于机器学习和深度学习的IDS需要对模型进行训练，以提高分类准确率。

5.模型部署

训练好的模型需要在生产环境中部署，以实时监控数据流量。

四、结论

入侵检测系统在网络安全方面具有重要的应用前景，其技术发展正日趋成熟。设计一款入侵检测系统时，需要从特征提取、模型训练、部署等角度进行全面考虑。相信在未来，IDS技术会愈发成熟并应用于更广泛的场景，以保障网络安全。