數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)病毒防御中的運(yùn)用論文
摘要：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與普及在很大程度上改變了信息傳播的方式， 給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)極大便利， 但是在帶來(lái)便利的同時(shí)， 也帶來(lái)了一定的安全隱患， 網(wǎng)絡(luò)病毒的入侵給計(jì)算機(jī)程序以及數(shù)據(jù)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。為了進(jìn)一步保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行， 必須采取相應(yīng)的防御手段與措施。針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒的特點(diǎn)， 分析了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全防御系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性與必要性， 對(duì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在計(jì)算機(jī)病毒防御中的實(shí)際應(yīng)用做出具體研究。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)安全； 網(wǎng)絡(luò)病毒； 數(shù)據(jù)挖掘；
0 引言
計(jì)算機(jī)網(wǎng)路病毒屬于一種惡意攻擊的執(zhí)行代碼， 往往會(huì)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的漏洞入侵用戶終端。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有明顯的開(kāi)放性， 所以病毒可以以非�？斓乃俣冗M(jìn)行傳播， 容易給用戶造成非常嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要是從大型的、噪雜的、擁擠的空間中提取不被人知的數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)都是有用的潛在信息。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)存在一定的局限性。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展， 將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已經(jīng)普遍運(yùn)用于計(jì)算機(jī)病毒防御系統(tǒng)中， 使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性得到提高， 確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒特點(diǎn)
1） 擴(kuò)散快
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒與網(wǎng)絡(luò)之間存在密切聯(lián)系， 計(jì)算機(jī)病毒可以通過(guò)多種途徑對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行蓄意破壞或入侵， 主要方式包括不良網(wǎng)頁(yè)、系統(tǒng)漏洞、電子郵件等。
2） 破壞性強(qiáng)
網(wǎng)絡(luò)病毒具有較強(qiáng)的破壞性， 人們所接觸到的網(wǎng)絡(luò)病毒大多是對(duì)其他相關(guān)技術(shù)有很強(qiáng)的依賴性， 像木馬技術(shù)和網(wǎng)客技術(shù)等， 這類病毒往往是混合型病毒， 對(duì)病毒的檢測(cè)非常困難， 很容易導(dǎo)致計(jì)算機(jī)內(nèi)部重要信息泄露， 甚至造成系統(tǒng)癱瘓。極大程度破壞計(jì)算機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
3） 種類繁多
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒種類繁多， 變化也比較快， 大部分網(wǎng)絡(luò)病毒都很容易制作與生產(chǎn)， 許多病毒都是借助高級(jí)程序而進(jìn)入電腦系統(tǒng)中， 對(duì)病毒的`編寫(xiě)非常容易， 僅僅需要變換幾個(gè)簡(jiǎn)單的指令就會(huì)產(chǎn)生不同類型的電腦病毒， 所以， 網(wǎng)絡(luò)病毒種類繁多， 而且存在不確定性。
4） 針對(duì)性強(qiáng)
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展， 計(jì)算機(jī)病毒的產(chǎn)生目的也在發(fā)生著變化， 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)病毒僅僅是編寫(xiě)者為了體現(xiàn)自身的高超技術(shù)， 是一種心理扭曲所造成的負(fù)面影響。而當(dāng)前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒具有一定的針對(duì)性， 攻擊性非常強(qiáng)， 已經(jīng)開(kāi)始向商業(yè)盈利方向轉(zhuǎn)變， 病毒的編寫(xiě)人員也會(huì)通過(guò)制造病毒而獲取利益。
2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)病毒防御中的技術(shù)可行性
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒首先感染到主機(jī)， 然后再進(jìn)行擴(kuò)散傳播， 在傳播的過(guò)程中， 病毒會(huì)入侵用戶的操作系統(tǒng)， 然后掃描用戶信息以及用戶網(wǎng)絡(luò)中所存在的其他用戶信息， 最終進(jìn)行破壞、竊取信息等操作。這些異常的行為恰好可以為數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提供支持， 通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以抓取并且分析網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中的數(shù)據(jù)， 根據(jù)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在異常問(wèn)題的銀發(fā)原因進(jìn)行診斷， 從而幫助用戶選擇合適的策略來(lái)進(jìn)行安全防護(hù)， 及時(shí)的阻止或消除防落病毒。
為了更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)， 需要進(jìn)一步分析網(wǎng)絡(luò)病毒的感染與傳播， 把相關(guān)的依據(jù)提供給數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。例如， 計(jì)算機(jī)受到蠕蟲(chóng)病毒感染， 首先要對(duì)主機(jī)進(jìn)行掃描， 與此同時(shí)在計(jì)算機(jī)防御系統(tǒng)建設(shè)方面構(gòu)建一個(gè)突破口， 將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)作為基礎(chǔ)， 構(gòu)建全新的防御系統(tǒng)， 在通常情況下， 由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)源模塊， 數(shù)據(jù)挖掘模塊， 決策模塊， 預(yù)處理模塊， 規(guī)則庫(kù)模塊以及防御模塊， 主要的工作原理在于網(wǎng)絡(luò)， 在數(shù)據(jù)源形成之后， 由預(yù)處理模塊進(jìn)行處理， 記錄網(wǎng)絡(luò)信息傳播病毒， 形成一定的免疫能力， 以后一旦有類似病毒入侵， 就會(huì)及時(shí)報(bào)警， 通過(guò)防御系統(tǒng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行保護(hù)。
3 網(wǎng)絡(luò)病毒防御中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用分析
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要是對(duì)功能覆蓋范圍內(nèi)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與分析， 查找到數(shù)據(jù)中存在的潛在關(guān)系。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及應(yīng)用過(guò)程如圖1所示：
圖1 數(shù)據(jù)挖掘結(jié)構(gòu)圖
當(dāng)數(shù)據(jù)模式確定以后， 相關(guān)的挖掘引擎都會(huì)按照知識(shí)庫(kù)的相關(guān)要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與歸類， 然后查找規(guī)律和特點(diǎn)， 為后期的數(shù)據(jù)分析提供支持。在網(wǎng)絡(luò)病毒防御系統(tǒng)中所構(gòu)建的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要包含五個(gè)模塊：數(shù)據(jù)源模塊、數(shù)據(jù)挖掘模塊、規(guī)則庫(kù)模塊、預(yù)處理模塊、決策模塊。
3.1 工作原理
1） 數(shù)據(jù)源模塊。數(shù)據(jù)源模塊的主要工作在于將網(wǎng)絡(luò)所截獲的數(shù)據(jù)包傳送到主機(jī)， 數(shù)據(jù)源模塊中最原始的數(shù)據(jù)包存在包括與某個(gè)特定數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 處于數(shù)據(jù)源模塊中的抓包程序接收數(shù)據(jù)包， 然后移交給預(yù)處理模塊， 從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理目的。
2） 預(yù)處理模塊
由數(shù)據(jù)源模塊所收集到的信息交給預(yù)處理模塊進(jìn)行歸類和分析， 轉(zhuǎn)化為可以被識(shí)別處理的統(tǒng)一數(shù)據(jù)， 可以按照數(shù)據(jù)包中的IP地址、端口信息等進(jìn)行歸納與總結(jié)， 通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊可以有效的縮短數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘所需要的時(shí)間， 提高挖掘效率， 增強(qiáng)數(shù)據(jù)的辨識(shí)度。
3） 數(shù)據(jù)挖掘模塊
數(shù)據(jù)挖掘模塊屬于挖掘技術(shù)的核心模塊， 主要包括數(shù)據(jù)的挖掘算法、事件庫(kù)兩個(gè)部分。利用數(shù)據(jù)挖掘算法能夠?qū)?shù)據(jù)收集所生成的事件庫(kù)進(jìn)行分析與歸納， 最終形成特征明顯的分析結(jié)果。
4） 規(guī)則庫(kù)模塊
在網(wǎng)絡(luò)病毒出現(xiàn)之后， 規(guī)則庫(kù)模塊主要對(duì)以往的網(wǎng)絡(luò)病毒進(jìn)行挖掘、識(shí)別、分類后得到一類規(guī)則集。其中記錄著網(wǎng)絡(luò)病毒的相關(guān)信息， 這些信息可以用于指導(dǎo)挖掘計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中尋在的其他病毒， 也可以對(duì)新識(shí)別的病毒進(jìn)行分類， 進(jìn)一步來(lái)完善數(shù)據(jù)挖掘規(guī)則庫(kù)， 為以后計(jì)算機(jī)病毒的特征分析提供大力支持。
5） 決策模塊
通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘而形成的數(shù)據(jù)庫(kù)與規(guī)則庫(kù)通過(guò)決策模塊進(jìn)行匹配， 在結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中如果存在于規(guī)則庫(kù)中相似度高的數(shù)據(jù)信息， 則證明了該數(shù)據(jù)信息具有病毒的相關(guān)特征， 有可能存在病毒， 如果相似度不高， 則證明數(shù)據(jù)包中存在的病毒具有新的特性， 是一種新類型的病毒， 需要將該病毒納入一個(gè)新的規(guī)則庫(kù)。
3.2 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全病毒防御系統(tǒng)構(gòu)建
1） 關(guān)聯(lián)規(guī)則
關(guān)聯(lián)對(duì)則是在數(shù)據(jù)庫(kù)中存在一類可以被關(guān)聯(lián)的知識(shí)， 數(shù)據(jù)庫(kù)中所存在的變量之間具有一定的規(guī)律性， 數(shù)據(jù)挖掘主要由因果關(guān)聯(lián)、時(shí)序關(guān)聯(lián)以及簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)三種關(guān)聯(lián)組成， 分析這三種關(guān)聯(lián)主要為了發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)聯(lián)網(wǎng)， 挖掘數(shù)據(jù)之間存在的關(guān)系。
2） 聚類分析
該分析需要把數(shù)據(jù)包分解為不同組， 每個(gè)組都有相似的特征， 不同組別之間又存在不同特征， 通過(guò)聚類數(shù)據(jù)， 可以識(shí)別數(shù)據(jù)分布中的疏密情況， 使全局模式都能夠得到呈現(xiàn)， 數(shù)據(jù)之間的屬性也會(huì)得到體現(xiàn)。
3） 分類分析
分類分析是在預(yù)先設(shè)定的幾個(gè)分類中把個(gè)體根據(jù)類別進(jìn)行納入， 主要是為了利用統(tǒng)計(jì)方法和機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)分類模型進(jìn)行構(gòu)造， 利用分類規(guī)則來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。
4） 異類分析
主要分析數(shù)據(jù)庫(kù)中不同點(diǎn)比較明顯的數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)大多與常規(guī)數(shù)據(jù)偏離， 在異類分析中主要包括發(fā)現(xiàn)孤立點(diǎn)和分析孤立點(diǎn)， 發(fā)現(xiàn)與一般數(shù)據(jù)相比價(jià)值更高的數(shù)據(jù)可能性會(huì)更大。
3.3 決策樹(shù)挖掘
決策樹(shù)是一種樹(shù)形狀的圖， 由多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成， 每個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)性質(zhì)測(cè)試， 每個(gè)樹(shù)枝代表一個(gè)檢測(cè)結(jié)果， 葉子上的節(jié)點(diǎn)代表不同形式的狀態(tài)分配。在分類樹(shù)中最基本的運(yùn)算法則是ID3和C4.5.這兩種方法都是從上到下樹(shù)的結(jié)構(gòu)。以下是使用決策樹(shù)分類算法未知程序是病毒還是非病毒進(jìn)行分類。其流程如圖2所示。
具體說(shuō)明：惡意病毒的決策條件
條件1:惡意程序有破壞的能力。
條件2:惡意程序有傳染的能力。
條件3:惡意程序有隱藏的能力。
檢測(cè)病毒程序的步驟
第一步：如果某個(gè)程序有破壞能力， 就會(huì)到達(dá)節(jié)點(diǎn)1.否則到達(dá)葉節(jié)點(diǎn)1, 并且判斷出該程序?yàn)榉菒阂獬绦颉?/p>
第二部：到達(dá)節(jié)點(diǎn)1的惡意程序具有傳染能力， 就會(huì)到達(dá)節(jié)點(diǎn)2, 不就有傳染能力的情況下到達(dá)葉節(jié)點(diǎn)1, 并且能夠判斷該惡意程序?yàn)榉遣《境绦颉?/p>
第三步：惡意程序到達(dá)節(jié)點(diǎn)2, 如果該程序具有隱藏能力， 則可以判定該程序?yàn)椴《荆?否則該程序?yàn)榉遣《境绦颉?/p>
防御計(jì)算機(jī)病毒系統(tǒng)的重要作用在于第一時(shí)間捕捉到樣本， 為用戶提供正確的解決方案。決策樹(shù)模型可以減輕傳統(tǒng)防病毒工程中手工分揀的負(fù)擔(dān)， 讓分析員優(yōu)先分析更近似于病毒的樣本， 提高分析處理的效率。
4 總結(jié)
互聯(lián)網(wǎng)在人們生產(chǎn)生活中所應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣， 涉及到金融、財(cái)產(chǎn)以及人際關(guān)系的內(nèi)容越來(lái)越多， 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全防御系統(tǒng)中的地位越來(lái)越重要。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)基于大數(shù)據(jù)模塊更多的運(yùn)用在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)詐騙防護(hù)、危機(jī)評(píng)估等。有效的檢測(cè)病毒的各種入侵活動(dòng)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)充分反應(yīng)了當(dāng)前防病毒工具的現(xiàn)進(jìn)性， 能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)、檢測(cè)病毒的入侵形式和數(shù)量。在對(duì)電腦系統(tǒng)的防御中， 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)扮演著“守護(hù)者”的重要角色。所以病毒防范系統(tǒng)的分析與應(yīng)用具有遠(yuǎn)大的戰(zhàn)略性意義。
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