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专利号: 2019111724796
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于感知哈希的网络数据流溯源方法,其特征在于,步骤如下:

1)在靠近网络发送端和网络接收端的路由器上分别收集网络数据流,将网络数据流表示为由随机时间点t0开始的n个时隙组成的初始时隙集合δ={I1,I2,...,In};其中,I表示数据包之间的时隙;

2)利用流速率压缩数据:对于初始时隙集合δ={I1,I2,...,In}中的每个时隙I,计算每个时隙I中的数据率,通过数据率找出速峰值对应的q个时隙I',然后依次找到数据率对应的流速变化差异大于预设速率阈值的p条流速峰值时隙,构成压缩时隙集合δ'={I′1,I'2,...,I'q,q<p};

3)对网络数据流的数据率进行编码:

将每个时隙I'划分为h等分的时间片,得到I'={S1,S2,S3...,Sh};

将原始的一组时隙映射为一个新的时间片矩阵:

数据率在时间片内作为网络数据流的特征之一,则提取数据率,作为流速特征,并计算每个时间片的数据率,得到流速特征矩阵:

4)对流速特征进行感知哈希编码:

流速特征矩阵通过平均感知哈希算法生成感知哈希序列

其中,Ri,j为流速特征矩阵中第i行第j列的数据率, 为第j列的平均数据率;

5)对网络发送端和网络接收端获取的网络数据流进行哈希相似度匹配:假设在网络接收端捕获到了可疑数据包pi,找到对应的网络数据流fi,对fi提取流速特征,生成感知哈希序列hi;

同时对x台网络发送端主机T1,T2,…,Tx进行相同的操作;

如果主机Ti捕获到的数据包能重组成y条网络数据流,则能产生y个感知哈希序列;

将网络接收端主机需要溯源的网络数据流fi生成的感知哈希序列hi与网络发送端产生的每一个哈希摘要进行相似度计算,相似度最高的源头则认为是可疑数据包pi的来源。

2.根据权利要求1所述的基于感知哈希的网络数据流溯源方法,其特征在于,步骤1)中,每个时隙长度相等,时隙内数据包数量不等。

3.根据权利要求1所述的基于感知哈希的网络数据流溯源方法,其特征在于,步骤2)中,假设在某个时隙内有m个数据包p1,p2,…,pm,时隙内数据率Vi具体如下:其中,m>0,Li,j表示第i个时隙内第j个数据包的大小,T为每个时隙的长度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于感知哈希的网络数据流溯源方法,其特征在于,步骤2)与步骤3)之间还包括步骤a)采用信息熵过滤压缩时隙集合δ'={I′1,I'2,...,I'q,q<p}中的冗余数据,选择熵值小于预设熵值阈值的k个时隙组成新的时隙集合δ”={I″1',I″2,...,I″k,k<q};

信息熵公式如下:

其中,A表示在每个时隙中分组报文间隔所有的可能情况,P(zi)表示与某个时间间隔Zi可能出现的概率;

进而,步骤3)为将每个时隙I”划分为h等分的时间片,得到I”={S1,S2,S3...,Sh};

将原始的一组时隙映射为一个新的时间片矩阵:

数据率在时间片内作为网络数据流的特征之一,则提取数据率,作为流速特征,并计算每个时间片的数据率,得到流速特征矩阵:

5.根据权利要求4所述的基于感知哈希的网络数据流溯源方法,其特征在于,进一步地,对步骤a)得到的新的时隙集合δ”={I″1',I″2,...,I″k,k<q}提取数据包时间间隔特征:选取时隙I”中对应数据包大小极值点的数据包集合,假设有d个数据包处于极值,则定义集合为{pt1,pt2,…,ptd};其中,pt表示每个数据包对应的时间戳;然后计算每个时隙I”的平均数据包时间间隔 与所有时隙I的平均数据包时间间隔Δt,分别为:然后,与步骤4)同理,对数据包时间间隔特征进行感知哈希编码,将 与Δt的特征编码的哈希摘要合并成一个哈希序列,作为网络数据流的最终标识依据,具体为: