基于改进的TWSVM工业控制系统入侵检测方法研究

发布时间：2022-01-15 07:01

　　当前,随着工业生产制造技术与大数据、云计算、人工智能新一代信息技术的深度融合,现代工业正朝着数字化、智能化等方向飞速发展。但是,工业化与信息化深度融合的同时,工业控制系统自身的封闭性被打破,加之工业控制系统信息安全防护技术发展较为缓慢,工业网络信息安全问题愈发突出。入侵检测作为一种可以实时监测和保护工业系统信息安全的技术,受到众多研究人员的青睐。入侵检测就是通过对采集到的行为信息进行分析,从而做出该行为是否为入侵行为的判断,其本质上是一种对分类问题的研究。对分类问题,孪生支持向_一量机（TWSVM）是一种在支持向量机（SVM）基础上改进的算法,其训练速度快,泛化性能强,能够很好地解决分类、回归等问题。本项研究在仔细研读了大量文献资料及相关理论知识的基础上,构建基于粒子群优化（PSO）的TWSVM模型。首先,针对工业网络数据入侵特征值度量单位不同,样本的特征属性各异,对工业网络数据进行归一化;其次,针对工业网络数据维度较高的问题,采用主成分分析（PCA）对工业网络数据进行降维和特征提取;然后,针对单一核函数的性能不足,构建一种由Gauss核函数与Sigmoid核函数组... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SVM二维平面分类示意图

第3章基于改进的TWSVM工业控制系统入侵检测方法29第3章基于改进的TWSVM工业控制系统入侵检测方法2007年，Jayadeva等人改进了支持向量机，得到了孪生支持向量机(TwinSupportVectorMachine，TWSVM)。TWSVM是在SVM基础上提出来的，借鉴了SVM构建超平面的思想，但是与SVM采用一个超平面不同的是，TWSVM的思想是为正负类型分别构造一个超平面，正类样本尽可能的接近正类超平面，一定程度的远离负类超平面[58]。从一个二次规划求最优解的问题变成求解两个二次规划的问题，该方法可以极大程度地降低模型训练时间，提高模型训练和检测能力。此外，TWSVM的容错能力优秀，训练速度快，在处理分类的实时性问题更加优秀。因此本项研究基于TWSVM，因为这种算法的实际应用的能力和价值更强，更加适用于工业控制系统入侵检测。给定两类维个训练点，分别用的矩阵A和矩阵B表示+1类和1类，这里1和2分别表示两类样本的数目。TWSVM的目标是在空间中寻找两个非平行的超平面：112200TTxbxb+=+=··········································(3-1)要求每一个超平面离本类样本尽可能地近，离他类样本尽可能的远，TWSVM示意图如图3.1所示。图3.1孪生支持向量机示意图

第3章基于改进的TWSVM工业控制系统入侵检测方法33图3.2Gauss核函数特性曲线2.全局核函数（1）多项式核函数全局核函数的典型代表是多项式核函数，其函数表达式为(,)(),0dTijijKxx=xx+r······························(3-23)其中为多项式系数，为多项式的阶数，由上式可以看出无论样本点之间距离为多少，都会受到核函数的影响。相对Gauss核函数而言，多项式核函数善于提取样本的全局特性。图中为=1，=1，阶数分别取1，2，3，4，5时多项式核函数特性曲线图，同样以0.1为测试点，由图3.3中可以看出，多项式核函数在所有的点都具有非0值，即这个数据点对于所有待识别数据点都有全局性的影响。图3.3多项式核函数特性曲线（2）Sigmoid核函数

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3590142