[發明專利]周期特性網絡的異常流量檢出方法

在審

• 申請號: 201310639076.4
• 申請日: 2013-11-30
• 公開（公告）號: CN104683137A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 陳松
• 申請（專利權）人: 成都勤智數碼科技股份有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.周期特性網絡的異常流量檢出方法，包括如下步驟：

（1）首先將二維時間序列按照數學模型思想三維化；

（2）在周期數軸上計算周期差分，并且計算求出拐點位置；

（3）在時間軸上計算時間差分，判斷持續時間點位置；

（4）在時間軸上，依據定理1找到極端值點，計算時間周期偏分，根據定理2判斷是否凸顯；若某點是極端值點且凸顯，則在時間軸上計算時間差分，根據定理3判斷是否存在持續點，若不存在，根據定理4斷定原來點為異常點；若存在，根據定理5判斷兩個持續點是否同時為異常點或非異常點；

（5）在周期數軸上，判斷由（2）計算出的拐點，找出距離最近的點同時為拐點也是凸顯的極端值點，那么，若這兩個極端值點之間存在奇數個拐點，則判斷這段區間全部為異常點，否則全部為正常點，亦稱為定理6；

（6）依次搜索，重復進行，直到全部判斷完為止；

步驟（1）中所述將二維時間序列按照數學模型思想三維化，通過對網絡流量數據的采集，建立網絡流量三維表征函數，將網絡流量值按照預先選定的周期規則與時刻和周期兩參數相對應的予以記錄，所述網絡流量三維表征函數可采用下列表達式表示：

設序列的周期長度為，各周期內流量與時刻之間的二維流量曲線表示為f=f(t)，那么網絡流量三維表征函數的三維化曲面即為，

g=g(t,T),T∈N+,0≤t≤▿T]]>?????????????????公式（1）

f與g之間存在如下關系，

f((T-1)*▿T+t)=g(t,T),0≤t≤▿T,T=1,...,∞]]>????????公式（2）

g是關于t和T的二元函數；該二元函數具有在時間軸上是聯系的，而在周期數軸上是離散的；定義g分別關于t的微分和T的差分表示為，

gt(T)=∂g(t,T)∂t=lim▿t→0g(t+▿t,T)-g(t,T)▿t]]>??????????公式（3）

gT(t)=▿g(t,T)▿T=g(t,T+1)-g(t,T)]]>????????????公式（4）

所定義的g分別關于t的微分和T的差分的指標含義是，分別是流量隨時間的變化快慢以及流量在同一時間點的相鄰周期的變化趨勢；

所述時間差分，可做如下數學描述，

gti(T)=g(ti+1,T)-g(ti,T)ti+1-ti,1≤i≤tmax-1]]>?????????????公式（5）

時間差分的意義是相同周期數不同采樣點的變化快慢；

所述周期差分，可做如下數學描述，

g_T(t_i)=g(t_i,T+1)-g(t_i,T)???????????????公式（6）

周期差分的數學意義是同一周期不同采樣點的波動規律；

所述時間周期偏分，等同于連續曲面取方向導數，而偏導數對應于以上的時間差分和周期差分；

局部時間周期偏分的定義可描述如下，

gT,ti(ti,T)=g(ti+1,T+1)-g(ti,T)ti+1-ti,1≤i≤tmax-1,T∈N+]]>??????公式（7）

總體時間周期偏分的定義是，

g‾T,ti(ti,T)=|gT,ti-1(ti-1,T)|+|gT-1,ti-1(ti-1,T-1)|+|gT-1,ti(ti,T-1)|+|gT,ti(ti,T)|]]>??????公式（8）

也即總體是計算最相鄰的四個局部時間周期偏分的總和；

時間周期偏分的數學意義是一個采樣點同不同方向相鄰采樣點之間的變化關系；

所述波動常量，定義為同一時刻點ti的不同周期數之間的波動方差，可做如下數學描述，

mi=ΣT=1Tmax-1gT(ti)2Tmax-1]]>??????????????????公式（9）

波動方差為波動常量，也可稱為可信因子，描述同一時刻點流量值的波動大小；

所述定理1為：對于任意一點g_i=g(t_i,T_i)，若

(gTi(ti)-mi)*(gTi-1(ti)+mi)≤0]]>????????????????公式（10）

或(gTi(ti)+mi)*(gTi-1(ti)-mi)≤0]]>????????????????公式（11）

則稱該點是極端值點；這里，m_i是t_i時刻的可信因子，或波動方差，m_i是正數；

所述定理2為：若某極端值滿足定理1所述判定條件1，同時若滿足

g‾T,ti(ti,T)<η]]>??????????????????????公式（12）

則稱成該極端值點凸顯；公式（12）的左端由公式（8）定義，η是凸顯約束因子，為某一小的正數；

所述定理3為：極值連續出現（如兩次）的條件是，

gti(Ti)<ϵ,1≤i≤tmax]]>?????????????????????公式（13）

ε是個很小的正數，稱為持續閥值因子；持續值更多時，與公式（13）條件一樣；

這時候，首先判斷點g(t_i+1,T_i)是否是極端值點，依據定理1，

(gTi(ti+1)-mi+1)*(gTi-1(ti+1)+mi+1)≤0]]>???????????????公式（14）或

(gTi(ti+1)+mi+1)*(gTi-1(ti+1)-mi+1)≤0]]>??????????????公式（15）

這里的m_i+1利用式子（9）可求知；

所述定理4為：若通過（13）判定持續點g(t_i+1,T_i)不是極端值點，而g(t_i,T_i)滿足必要條件定理1和2，則判斷點g(t_i,T_i)是異常流量點；否則，見定理5；

所述定理5為：若通過（13）判定g(t_i+1,T_i)也是極端值點，若

g‾T,ti(ti,T)+g‾T,ti+1(ti+1,T)<λη,λ=1,...,∞]]>???????????公式（16）

則判定g(t_i+1,T_i)和g(t_i,T_i)同時為非異常點，否則若不滿足則都判定為異常流量點；這里，η也是某一小的正數，稱為鄰近差因子；同理，重復進行，可判斷下一時刻是否異常；

所述拐點為，對于某段離散點，其是拐點的時刻必然滿足

▿gT(ti)=g(ti,T+2)+g(ti,T)-2g(ti,T+1)=0]]>?????????公式（17）

拐點的物理意義是，描述某一曲線的變化趨勢；

所述定理6為：若周期數軸上存在兩個拐點，這兩個點均滿足定理1和定理2，且兩個點之間的一段內沒有其他點同時滿足定理1和定理2；那么，若這兩點間的曲線出現奇數個拐點，則判斷兩個拐點間的所有點均為異常點，否則若出現偶數個拐點，則判斷這段區間內的點為非異常點。