پایان نامه ارشد رشته فناوری اطلاعات: بررسی و تشخیص نفوذ با استفاده از الگوریتم های داده ­کاوی

دانلود متن کامل پایان نامه با فرمت ورد

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فناوری اطلاعات

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم فنون مازندران

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد

رشته مهندسی فناوری اطلاعات

عنوان:

بررسی و تشخیص نفوذ با استفاده از الگوریتم های داده ­کاوی

استاد راهنما:

دکتر حسین مومنی

استاد مشاور:

دکتر جواد وحیدی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب:

فصل اول…………………….. 1

1-1 مقدمه……………………. 2

1-2 بیان مسئله……………………. 3

1-3 اهمیت و ضرورت تحقیق…………………….. 4

1-4 اهداف تحقیق…………………….. 5

1-5 تعاریف و اختصار……………………. 6

1-6 ساختار پایان نامه……………………. 9

فصل دوم ……………………10

2-1 داده ­کاوی…………………….. 11

2-1-1دسته­ بندی ……………………11

2-2مدلها و الگوریتمهای داده کاوی…………………….. 13

2-2-1 شبکه­ های عصبی…………………… 13

2-2-2درخت تصمیم……………………  16

2-2-3 روش طبقه ­بندی بیزین ……………………19

2-3-2-2 شبکه­ های بیزین ……………………20

2-2-4 مدل قانون­ حور …………………… 22

2-2-5 مدل کاهل …………………… 26

2-2-6ماشین بردارپشتیبان ……………………32

2-3 مقدمه ­ای بر تقلب…………… 36

2-3-1 ساختن مدل برای تقلب……………………36

2-3-2 اصول کلی تقلب: …………………… 36

2-3-3 چگونگی شناسایی تقلب:…………………… 37

2-3-4 چگونگی ساخت مدل تقلب: ……………………37

2-4 مقدمه­ای بر سیستم تشخیص نفوذ……………………. 38

2-4-1 تعاریف اولیه…………………… 39

2-4-2 وظایف عمومی یک سیستم تشخیص نفوذ:……………………39

2-4-3 دلایل استفاده از سیستم های تشخیص نفوذ:…………………… 40

2-4-4 جمع آوری اطلاعات…………………… 41

2-4-5 تشخیص و تحلیل: ……………………41

2-4-6 تشخیص سوء استفاده:……………………41

2-4-7 تشخیص ناهنجاری:…………………… 42

2-4-8 مقایسه بین تشخیص سوء استفاده و تشخیص ناهنجاری:…………………… 42

2-4-9 پیاده سازی سیستمهای تشخیص نفوذ:……………………42

2-5 تعاریف برخی مقادیر ارزیابی مورد استفاده در سیستم داده کاوی:………. 44

2-5-2 درستی …………………… 47

2-5-3 میزان خطا…………………… 47

2-5-4 حساسیت، میزان مثبت واقعی، یاد آوری…………………… 47

2-5-5 ویژگی، میزان منفی واقعی…………………… 48

2-5-6 حساسیت: ……………………48

2-5-7دقت……………………49

2-5-8 معیار F:……………………

2-6 پژوهشهای انجام شده در این زمینه:…………………… 50

2-6-1 پژوهش اول: کشف تقلب در سیستم­های مالی­با استفاده از داده ­کاوی…. 51

2-6-2 پژوهش دوم: کشف تقلب در کارت اعتباری با استفاده از شبکه عصبی و بیزین …. 53

2-6-3پژوهش سوم: شناسایی تقلب بیمه با استفاده از تکنیکهای داده ­کاوی……….. 56

2-6-4 پژوهش چهارم: استفاده از الگوریتم ژنتیک برای تشخیص تست نفوذ……… 62

2-6-5 پژوهش پنجم: شناسایی ترافیک غیرنرمال در شبکه با الگوریتم خوشه بندی …. 65

3-1 روش تحقیق…………………….. 71

3-2 داده­های آموزشی و تست:…………………… 73

3-2-1 ویژگی­های داده ­ها………. 73

3-2-2 ویژگیهای اساسی مجموعه داده ها:………………… 73

4-1 الگوریتمهای مدل بیزین و ارزیابی آنها…………………… 83

4-2 مدل کاهل…………………….. 92

4-3 شبکه عصبی…………………….. 99

4-4 مدل قانون محور……………………. 108

4-5 درخت تصمیم……………………. 118

4-6 ماشین بردار پشتیبان……………………. 130

فصل پنجم …………………… 139

5-1 مقدمه……………………. 140

5-2 مزایا ……………………141

5-3 پیشنهادات……………………… 141

فصل ششم  …………………… 143

فهرست منابع……………………. 144

پیوستها …………………… 148

پیوست الف -مجموعه داده نوع اول:…………………… 148

پیوست ب-مجموعه داده نوع دوم……………………. 153

پیوست ج-نوع داده مجموعه سوم:…………………… 156

پیوست د-مجموعه داده نوع چهارم……………………. 161

پیوست ه -مجموعه داده نوع پنجم …………………… 190

چکیده:

با رشد فناوری اطلاعات، امنیت شبکه به عنوان یکی از مباحث مهم و چالش بسیار بزرگ مطرح است. سیستم های تشخیص نفوذ، مولفه اصلی یک شبکه امن است. سیستم های تشخیص نفوذ سنتی نمی­توانند خود را با حملات جدید تطبیق دهند از این رو امروزه سیستم های تشخیص نفوذ مبتنی بر داده­کاوی مطرح گردیده­اند. مشخص نمودن الگوهای در حجم زیاد داده، کمک بسیار بزرگی به ما می­کند. روش­های داده­کاوی با مشخص نمودن یک برچسب دودویی (بسته نرمال، بسته غیر­نرمال) و همچنین مشخص نمودن ویژگی­ها و خصیصه با الگوریتم­های دسته­بندی می­توانند داده غیر­نرمال تشخیص دهند. از همین رو دقت و درستی سیستم­های تشخیص­نفوذ افزایش یافته و در نتیجه امنیت شبکه بالا می­رود. در این پایان­نامه ما مدلی پیشنهادی ارائه می­نماییم که الگوریتم­های مختلف دسته­بندی را روی مجموعه داده خود تست نموده و نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد در درخت تصمیم الگوریتم J48 ، شبکه عصبی الگوریتم Neural net ، شبکه بیزین الگوریتم HNB ، مدل کاهل الگوریتم K-STAR، در ماشین بردار پشتیبان الگوریتم LibSVM و در مدل قانون محور الگوریتمRule Induction Single Attribute دارای بهترین جواب از نظر پارامترهای مختلف ارزیابی برای سیستم تشخیص نفوذ است. بین تمامی الگوریتم­ها با این مجموعه داده، الگوریتم J48 دارای بالاترین مقدار درستی به میزان 85.49%، دارای بالاترین میزان دقت به مقدار 86.57% و دارای بالاترین مقدار یادآوری به مقدار 86.57% می­باشد. نوآوری اصلی در پایان ­نامه، استفاده از الگوریتم­های مدل کاهل و مدل قانون­محور است که تاکنون برای سیستم­های تشخیص­نفوذ استفاده نشده است. و همچنین پیشنهاد 5 نمونه داده که از داده اولیه استخراج شده که برای مدل­های مختلف و الگوریتم­ها بهترین جواب را می­دهد.

فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

از آنجایی که از نظر تکنیکی ایجاد سیستم­های کامپیوتری بدون نقاط ضعف و شکست امنیتی عملا غیر ممکن است. تشخیص نفوذ در سیستم­های کامپیوتری با اهمیت خاصی دنبال می­شود. سیستم­های تشخیص نفوذ سخت­افزار یا نرم­افزاری است که کار نظارت بر شبکه ­کامپیوتری را در مورد فعالیت­های مخرب و یا نقص سیاست­های مدیریتی و امنیتی را انجام می­دهد و گزارش­های حاصله را به بخش مدیریت شبکه ارائه می­دهد‎[1]. سیستم­های تشخیص نفوذ وظیف شناسایی و تشخیص هر گونه استفاده غیر مجاز به سیستم، سوء استفاده و یا آسیب رسانی توسط هر دودسته کاربران داخلی و خارجی را بر عهده دارند. هدف این سیستم­ها جلوگیری از حمله نیست و تنها کشف و احتمالا شناسایی حملات و تشخیص اشکالات امنیتی در سیستم یا شبکه­کامپیوتری و اعلام آن به مدیر سیستم است. عموما سیستم­های تشخیص نفوذ در کنار دیوارهای آتش و بصورت مکمل امنیتی برای آن­ها مورد استفاده قرار می­گیرد. سیستم های تشخیص نفوذ ستنی نمی توانند خود را با حملات جدید تطبیق دهند از این رو امروزه سیستم های تشخیص نفوذ مبتنی بر داده­کاوی مطرح گردیده ­اند‎[1]. مشخص نمودن الگوهای در حجم زیاد داده، کمک بسیار بزرگی به ما می­کند. روش­های داده­کاوی با مشخص نمودن یک برچسب دودویی (بسته نرمال، بسته غیر­نرمال) و همچنین مشخص نمودن ویژگی­ها و خصیصه با الگوریتم­های دسته بندی می­توانند داده غیر­نرمال تشخیص دهند. از همین رو دقت و درستی سیستم های تشخیص نفوذ افزایش یافته و در نتیجه امنیت شبکه بالا می­رود‎[1].

در این پایان­نامه سعی شده است با استفاده از روش­های مبتنی بر داده­کاوی سیتم های تشخیص نفوذ پیشنهاد کنیم که از این روش­ها برای شناسایی و کشف حملات استفاده می­کنند. در این روش ما تمامی الگوریتم­های موجود را شبیه­سازی نموده و در خاتمه بهترین الگوریتم را پیشنهاد می­نماییم. نوآوری اصلی در این پایان­نامه، استفاده از الگوریتم­های مدل کاهل و مدل قانون­محور در داده­کاوی است که تاکنون برای سیستم­های تشخیص­نفوذ استفاده نشده است. همچنین استفاده از تمام الگوریتم­های موجود در روش­های دسته­بندی است که در نرم افزار WEKA و Rapidminer موجود است[67]. پیشنهاد 5 نمونه داده که از داده اولیه استخراج شده و برای مدل­های مختلف و الگوریتم­ها بهترین جواب را می­دهد از نوآوری این پایان­نامه است. استخراج 5 نمونه داده وقت بسیار زیادی به خود اختصاص داده وهمه الگوریتم­های مختلف موجود در مدل­های دسته­بندی با مجموعه داده­های مختلف شبیه­سازی و اجرا شدند که در نهایت 5 نمونه داده اولیه پیشنهاد نموده­ ایم.

2-1- بیان مسأله

در دنیای امروز، کامپیوتر و شبکه­های کامپیوتری متصل به اینترنت نقش عمده­ای در ارتباطات و انتقال اطلاعات ایفا می­کند. در این بین افراد سودجو با دسترسی به اطلاعات مهم مراکز خاص یا اطلاعات افراد دیگر و با قصد اعمال نفوذ یا اعمال فشار و یا حتی به هم ریختن نظم سیستم­ها، به سیستم ­های کامپیوتری حمله می­کنند. بنابراین لزوم حفظ امنیت اطلاعاتی و حفظ کارآیی در شبکه­های کامپیوتری که با دنیای خارج ارتباط دارند، کاملا محسوس است.

مكانیزم‌های امنیتی به 2 گروه كلی محافظتی و مقابله‌ای تقسیم‌بندی می‌شوند. مكانیزم‌های محافظتی سعی می‌كنند از اطلاعات و سیستم در مقابل حملات محافظت كنند. مكانیزم‌های مقابله‌ای هم برای مقابله با حمله تدارك دیده شده‌اند.‎[1] سیستم‌های تشخیص نفوذ مطابق تعریف مؤسسه ملی استانداردها و تكنولوژی‌های آمریكا، فرایندی هستند كه كار نظارت بر رویدادهایی كه در شبكه و سیستم رخ می‌دهد و همچنین كار تحلیل رویدادهای مشكوك را برای به‌دست آوردن نشانه نفوذ، بر عهده دارند.

3-1- اهمیت و ضرورت تحقیق

هدف از این پایان­نامه استفاده از روش­های مبتنی بر داده­کاوی برای تشخیص نفوذ است زیرا حملات همواره بروز می­شوند و سیستم­های تشخیص نفوذ ستنی نمی­توانند این حملات شناسایی کنند. وقتی نفوذ اتفاق می­افتد مهمترین کار شناسایی است. رخداد مربوط به نفوذ در هر زمان مرتبط به الگویی ازاتفاقات است که در گذشته رخ داده است. این داده­های تاریخی منبع بسیار مهمی از صفات هستند که نیاز هست تا بطور موثر علامت و نشانه های نفوذ در مجموعه داده­ها مشخص شود. داده­کاوی با كشف الگوهای مناسب از میان داده­های قبلی به روند ساخت این مدل ها كمك شایانی می­كند. در این روش مجموعه­ای از قانون­های دسته­بندی از داده­های شبکه بدست می­آید. این قانون­ها توانایی تعیین رفتار عادی از غیر عادی را دارا می­باشند. این پایان­نامه با استفاده از مجموعه داده DARPA مورد ارزیابی قرار گرفته است. هدف اصلی این پایان­نامه معرفی بهترین الگوریتم با توجه به مجموعه داده­ها است. که بتواند بسته های عادی را از غیر عادی تشخیص دهد. .نوآوری اصلی در پایان­نامه، استفاده از الگوریتم­های مدل کاهل و مدل قانون­محور است که تاکنون برای سیستم­های تشخیص­نفوذ استفاده نشده است. همچنین استفاده از تمام الگوریتم­های مجود در روش­های دسته­بندی است که در نرم افزار WEKA و Rapidminer موجود است. و پیشنهاد 5 نمونه داده که از داده اولیه استخراج شده و برای مدل­های مختلف و الگوریتم­ها بهترین جواب را می­دهد. استخراج 5 نمونه داده وقت بسیار زیادی به خود اختصاص داده وهمه الگوریتم­های مختلف موجود در مدل­های دسته­بندی با مجموعه داده­های مختلف شبیه­سازی و اجرا شدند که در نهایت 5 نمونه داده اولیه پیشنهاد نموده ایم.

4-1- اهداف تحقیق

شناسایی داده نرمال[1] و غیرنرمال[2] با استفاده از روش­های داده­کاوی.

استخراج مجموعه داده­های متعدد برای ارزیابی بهتر شبیه­ سازی.

بررسی تمام روش­های موجود در داده­کاوی برای تشخیص نفوذ.

مقایسه بین تمام الگوریتم­های موجود در هر مدل.

عدم روشی موجود برای بررسی تمام الگوریتم­ها و مقایسه آن­ها.

استفاده از پارامترهای متعدد ارزیابی.

[1] Normal

[2]anomaly

***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه : 200

قیمت : هفده هزار و سیصد تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :       

****         serderehi@gmail.com