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网络安全中机器学习的应用

摘要:伴随计算机技术不断发展,各国以及全球都构建了全面的信息网络交流与共享系统,其中网络安全则关系到国家利益与发展,保障网络环境的稳定性能够为国家进步提供一个相对稳定发展基础。但是在网络信息系统构建的过程中,还有许多恶性手段导致网络安全性受到威胁,因此需要提升网络安全保障手段的有效性。本文从机器学习概述着手,对现阶段存在的主要网络安全进行讨论,分析机器学习在网络安全中的应用价值,最终阐述了几方面的具体应用,以期能够为后续网络安全保障工作开展提供参考价值。

关键词:机器学习;网络安全;应用

计算机技术在现阶段各领域发展进行了有效渗透,成为适用性广泛、技术性较强、必要性突出的高新技术之一。但是实际上在许多领域的计算机技术开发程度较低,导致网络安全保障工作中存在许多隐患,那么采取措施对网络安全进行维护,保障网络信息体系稳定性是目前十分急切的任务。机器学习在网络安全保障任务开展中发挥了十分重要的推动作用,因此,网络安全相关技术部门需要对机器学习以及网络安全的技术内容进行深入探析并掌握,进而对机器学习的应用价值进行明确,进而针对性地展开应用,使网络安全保障工作得到有效落实,推动国家网络体系稳定发展。

1机器学习概述

机器学习作为人工智能的核心体现,简单来看即为一组可以通过经验数据对系统本身性能进行一定程度优化的算法合集。机器学习的基本方式即指使计算机对人类行为进行模拟,并通过学习的方式,使计算机功能与知识体系更加人性化、智能化、丰富化发展。机器学习在实际研究中具有许多方向,在整体上来看,机器学习与推理过程具有十分紧密的联系,所以在机器学习方式的分类上具有一定的共识。考虑到该学习的内容复杂性、范围广泛性、学科交叉性等特点,其包含了多样技术与知识体系的融合渗透,比方说概率论、统计学、逼近学等等。进行具体分类主要有五种,一是从学习方式不同包括了实例学习、类比学习、传授学习、机械学习、归纳学习等;二是由知识获得表现的形式差异,包括决策树、形式文法、逻辑表达式、图和网络、计算机程序、框架和模式以及其他的编程形式等;三是根据应用领域内容,包含自然语言、认知模拟、数据挖掘、故障诊断、专家系统等;四是从综合分类角度,包括了类比算法、遗传算法、连接学习、分析学习等;五即是学习形式分类,有监督与非监督之分。

2主要的网络安全研究

2.1网络安全概述

网络安全的定义较广,一般定义下其指的是网络系统硬软件以及内部数据信息得到具体的保障,不会在运转过程中受到一些突发的、恶意的、顽固的因素影响,从而对网络系统造成数据盗取、信号干扰以及体系破坏,保障网络系统可以顺利、安全运转,提供更加优质的网络服务。一般情况下,计算机可能出现的网络威胁问题主要可分为主动攻击与被动攻击。前者是指在主动意识作用下,有具体意识、具体目标地对网络报文进行盗用与修改,安装恶意程序如计算机病毒、木马、逻辑炸弹、流氓顽固软件等等,阻碍正常程序的运转,还有通过主动攻击行为将大数量分组传送到网络运行服务器中,进而使其拒绝正常服务行为,更严重的话会出现程序瘫痪状况。

2.2网络安全技术分析

(1)恶意软件检测技术:现阶段,网络安全问题统计数据显示恶意软件问题是其中占比最大的网络威胁,其常在未经过用户通过权限状态下,在后台进行系统安装与自动运行,进而对系统秩序进行破坏、对系统存储进行顽固占用,为某些不正当行为网络提供便利。在恶意软件发展前期,其具有病毒的一些特征,因此可通过病毒查杀软件进行检测与清理,但是伴随技术发展,恶意软件也得到了升级。针对该问题出现了特征码技术、驻留式软件技术、虚拟机技术等等,第一个技术是现阶段持续使用的技术,其技术要点即对恶意软件的特征值进行分析,基于该类特征值,对计算机中的软件进行扫描检测,根据特征值出现的情况进行恶意软件查杀。此外,虚拟机技术也是现阶段发展前景较好的技术之一,其主要是为恶意软件模型提供一个虚拟运行环境,对其运行特征进行更加全面的把握,使检测效果更加准确。(2)入侵检测技术:该部分检测不仅需要对已经入侵的恶意行为进行检测,还需要对具有入侵趋势、正在进行入侵的恶意行为进行检测。现阶段存在的入侵检测技术有特异检测与异常检测两类。前者还被叫作误用检测,其是把可识别的入侵使用特定的方式进行表达,构成一个具有特征标记的网络数据库,接着对待测的输入数据展开分析,与数据库中的特征展开对比,若是具有一定符合度,则说明受到了入侵行为。而后者与之最大的区别就是无须构建一个异常数据库,而是对以正常活动轨迹着手,排查出非正常的网络行为。

3机器学习在网络安全中的应用价值

机器学习于网络安全中具有十分突出的应用价值,其在面对具体任务、染指模型、理论研究等方面表现出积极意义,从机器学习的本质出发,也能够发现其在网络安全保障工作中的优势。

3.1面向具体任务

在该部分内容中,主要是针对具体任务的设计,对一些特定内容进行分析,以及需要对待执行的系统功能进行学习,对该部分系统展开探究与理解,令网络安全保障任务更加具体化。

3.2认知模型

认知模型相关的具体任务是需对人类学习行为的探究与掌握,进而根据该部分特征进行计算机模拟,构建认知模型,使网络安全保障任务更加智能化。

3.3理论研究

该部分内容大部分是关于在对网络技术理论内容的学习与掌握,进而能够在面对各种类型机器均具有一定的理论指导,进而可以在网络秩序维护中具有充分的理论指导。

3.4机器学习本质

机器学习在本质上来看,其是在一个大数据相对集中的条件下,对一些数学专业知识支持下的基数数据进行引用,进而使机器行为得到优化,成功建立机器模型。在这个机器模型上,再通过新数据的不断导入,为其构建一个不断更新的学习氛围,进而使机器可以从各个方面对各个时段的数据进行分析,在一定运算法下对未知时间内状况进行预测。机器学习应用于网络安全所展现的学习能力是需要具有相对强的数据分析功能,在此前提下,网络在运行过程中出现安全问题,用户才能第一时间采取相对有效的控制措施,然后进行解决。机器学习与一些电子产品进行一定程度的配合,能够有效的发现并解决恶意软件、恶意入侵、垃圾邮件等恶劣程序,进而使网络环境安全性、稳定性得到增强。

4机器学习在网络安全中的具体应用

机器学习应用于网络安全中的基本流程有六步,第一步是对问题进行抽象性分析,第二步是对相关数据进行信息调取与收集,第三步是对得到的数据进行初步处理,并对数据中包含的安全性特征进行分析,第四步是基于数据分析结果进行模型构建,第五步是基于模型进行网络安全问题模拟进而使模型得到验证,最后一步即对作用效果进行有效评估。机器学习在网络安全中的运用范围广泛,笔者对入侵检测、恶意软件检测、垃圾邮件检测、域名检测等几方面的具体应用展开论述。

4.1入侵检测中的应用

分类方法是机器学习的核心内容,基于此展开入侵检测具有十分可观的效果。在现阶段机器学习在入侵检测中的运用出现了许多技术类型如决策树、最邻近、支持向量机等,以决策树为例,该检测过程主要是训练数据集、数据处理、采用算法进行数据学习、形成决策树、构建分类模型。基于该模型进行入侵行为的检测。

4.2恶意软件检测中的应用

机器学习的多样算法为恶意软件的检测提供了技术便利,在研究与测试中也得到了较好的作用效果,并出现了一些基本成熟的技术类型,例如分类技术与聚类技术等等。以分类技术为例,恶意软件分类技术检测流程主要分为两大步,分别是对恶意软件分类模型的训练构建、以及未知文本样品检测。首先恶意软件分类模型的构建是通过文本训练样本、提取样本的文本可识别特征、基于样本特征构建特征数据库等步骤,最终成功完成恶意软件的分类模型构建。接着是对未知文件样本检测,第一步是准备待检测文件样本,第二步对样本的文件特征进行提取,第三步是对样本文件的检测数据进行收集,第四步是基于恶意检测分类模型对样本进行分类检测,最终得到对恶意软件的检测结果。

4.3垃圾邮件检测中的应用

垃圾邮件的检测具有一定的特殊性,其运行特征很明显,处于便利,将其认定为分类型问题。举例说明,把整个邮件定义于一个区间内,即{-1,1},其中1表示邮件属于垃圾类型,与之相反的即是1代表正常类型邮件。在进行垃圾邮件检测时,需要对文本消息进行向量数值表达,进而通过向量元素的集中表达,对文本类型进行定性。此外,因为垃圾邮件检测过程具有在线要求,所以机器学习应用下的识别具有自动性,在数据分类作用下,可以在很大程度上优化垃圾邮件检测工作效率,增加检测的正确性、精准性。

4.3域名检测中的应用

域名系统是网络总系统中十分重要的核心构成之一,因此常被作为系统弱点遭到恶意对象的攻击,因此,其对于网络安全的维护来说是十分突出的关键突破点。在之前对该部分进行检测时常使用防火墙、黑名单拦截以及域名系统识别等方式。在机器学习支持下,出现了检测新技术,即使用在线与离线结合的双重模型,来进行检测与防护的双功能检测体系构建。分开来看,离线模型的建立,第一步需要对恶意域名、合法域名进行辨别,收集对应的数据特征,从其中找到区域性特征、DNS应答特征、域名信息特征等;第二步是通过建立相应的算法模型,如X-Means聚类算法、决策树等;第三步是根据网站给出的已经可识别的域名数据集对构建的模型进行验证与完善;在这三步之后可对域名属性进行判断。而在线模型,相对于离线模型来说,其域名检测过程更加自动化,是基于网络系统对未知域名的自动查询与分析,继而能对未知域名特点进行更加全面的提取,对可识别部分的域名进行直接标记,未标记的即为未知域名,之后需要借助分类器,对未知域名进行进一步检测,判断其是否归于恶意域名,最后进行解决。

5结束语

综上所述,机器学习在网络安全保障中具有十分突出的应用价值,因此需要重视两者的渗透应用。相关技术人员需要对机器学习与网络安全的基本概念进行深入理解,进而将两者的内部联系进行精准把控,充分发挥机器学习的应用价值,将其有效落实到网络安全保障的实际工作中去,进而充分完善我国网络秩序,净化网络发展环境。

参考文献:

[1]丁程程,崔艳荣.机器学习在网络安全中的应用[J].电脑知识与技术(学术版),2019,15(9Z):44-45.

[2]孙敬.关于机器学习在网络安全中的应用[J].电子技术与软件工程,2020(10):236-237.

[3]张舒婷.机器学习在网络安全中的应用[J].电子技术与软件工程,2018,0(19):212-212.

作者:雷动 单位:成都信息工程大学

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