人工免疫算法優(yōu)化及其應(yīng)用研究.pdf

1、生物免疫系統(tǒng)被稱為人體的第二個大腦，具有許多在工程領(lǐng)域有啟發(fā)意義的特點。其基本功能是識別自我和非我，并將非我分類清除，具有免疫識別、免疫記憶、免疫調(diào)節(jié)、免疫寬容和免疫監(jiān)視等功能特征，是一個自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自組織、并行處理和分布協(xié)調(diào)的復(fù)雜系統(tǒng)。
　　 人工免疫系統(tǒng)（Artificial Immune System, AIS）是一類基于生物免疫系統(tǒng)的功能、原理、基本特征以及相關(guān)理論免疫學(xué)說而建立的用于解決各種復(fù)雜問題的計算系統(tǒng)。是繼

2、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計算之后新的智能計算研究方向，是生命科學(xué)和計算機(jī)科學(xué)相交叉而形成的交叉學(xué)科研究熱點。人工免疫系統(tǒng)研究旨在通過深入探索生物免疫系統(tǒng)中蘊(yùn)含的非我模式檢測機(jī)制，建立相應(yīng)的工程模型和算法，開拓新型智能檢測處理系統(tǒng)，解決當(dāng)前面臨的眾多科學(xué)技術(shù)問題。
　　 本文旨在深入研究人工免疫理論，優(yōu)化當(dāng)前主流的人工免疫算法，提出新的黑洞模式檢測手段，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計人工免疫系統(tǒng)。同時將人工免疫檢測應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測和商業(yè)智能系統(tǒng)等領(lǐng)

3、域。論文的主要研究工作和成果包括以下幾個方面：
　　 1)通過對于傳統(tǒng)陰性選擇算法的研究，發(fā)現(xiàn)并命名了Hs和HD型兩種黑洞模式。在借鑒主要組織相容性復(fù)合體的功能和特點基礎(chǔ)上，提出了特征值概念，并用特征值匹配代替了傳統(tǒng)的部分連續(xù)位匹配，從而改進(jìn)了陰性選擇算法，提高了檢測器生成概率。使用自我特征值矩陣構(gòu)成MHC檢測濾窗，成功檢測到了檢測器無法識別的全部兩種黑洞模式。同時提出使用子矩陣檢測，提高了MHC檢測濾窗的檢測效率。編制基于特征

4、值改進(jìn)的人工免疫檢測系統(tǒng)，并成功進(jìn)行仿真實驗。
　　 2)分析發(fā)現(xiàn)檢測器生成不足情況下，會導(dǎo)致實際檢測覆蓋面積小于理論面積而出現(xiàn)漏檢模式。通過對于克隆選擇算法的研究，提出將克隆選擇算法應(yīng)用于MHC檢測濾窗的檢測。由檢測濾窗提供遺傳特征值，改進(jìn)克隆選擇算法收斂性，實現(xiàn)陰性選擇算法和克隆選擇算法有機(jī)結(jié)合。同時采用定向補(bǔ)充產(chǎn)生檢測器的方法，增大檢測器集對漏檢模式的親和力濃度，從而也減小了MHC檢測濾窗負(fù)擔(dān)，提高了檢測效率。仿真程序在原

5、有編制的人工免疫檢測系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了克隆選擇模塊，并成功進(jìn)行仿真實驗。
　　 3)分析研究了各種網(wǎng)絡(luò)拒絕服務(wù)攻擊方法以及它們的原理和現(xiàn)有的防御手段，針對最難以防范的SYN Flooding攻擊和UDP Flooding攻擊提出了IP有效性驗證策略，同時提出IP地址分段檢測方式，并采用閾值加乘，判斷是否為虛假IP，最后引入人工免疫檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測。編制出數(shù)據(jù)包截取程序和源IP地址提取程序，結(jié)合原有編制的人工免疫檢測系統(tǒng)，構(gòu)建了服務(wù)