[發(fā)明專利]一種能源互聯(lián)網信息支撐網絡的異常流量檢測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112134871A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 楊挺;侯昱丞
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;G06N3/00;G06K9/62
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 韓帥

本發(fā)明公開了一種能源互聯(lián)網信息支撐網絡的異常流量檢測裝置，該裝置通過對信息支撐網絡進行流量采樣、特征提取和分類，實現(xiàn)了異常流量的辨識；本發(fā)明基于小波包分析理論提取了服務器與核心交換機之間的上行流量和下行流量數(shù)據的頻域特征，構建了能源互聯(lián)網信息支撐網絡流量時頻域混和特征集，并使用人工蜂群優(yōu)化的支持向量機作為分類模型；本發(fā)明為準確快速檢定智能變電站通信網絡流量異常，安全態(tài)勢感知以及保證信息物理緊耦合電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供了支撐。

技術領域

本發(fā)明的一種能源互聯(lián)網信息支撐網絡的異常流量檢測裝置，本發(fā)明涉及能源互聯(lián)網信息支撐網絡通信流量檢測，尤其是涉及一種基于時域和頻域混合特征的能源互聯(lián)網信息支撐網絡通信流量檢測模塊，所述裝置器件包括：流量采集模塊、流量特征提取模塊、異常流量辨識模塊。

背景技術

建設信息支撐網為能源互聯(lián)網運行更高效更便捷注入新動力，量測數(shù)據的實時采集和傳送對運維人員具有重要的意義。能源公司通過現(xiàn)代化、信息化、數(shù)字化的手段融合能源互聯(lián)網和信息支撐網絡，實現(xiàn)能量流、信息流和業(yè)務流的匯聚融合，構建更加優(yōu)質、穩(wěn)定和智能的能源服務體系。然而，海量多源異構智能終端的泛在接入和不斷增加的實時數(shù)據通信需求造成了信息支撐網絡流量的增大和復雜變化。通信網絡的不穩(wěn)定已被證明將嚴重影響能源互聯(lián)網的安全和可靠性，成為新的潛在威脅。

能源系統(tǒng)運行的安全和穩(wěn)定性關乎著全社會的各個方面，信息支撐網絡的建設和發(fā)展也必須要優(yōu)先考慮網絡安全性，需要采取有針對性的算法和設備，保障通信網絡的網絡安全和信息安全。近些年，全世界電網因通信網絡入侵引發(fā)的連鎖大停電事故時有發(fā)生。流量異常檢測方法已成為預防網絡安全問題和識別網絡異常的重要手段。目前已有的工業(yè)網絡分析儀和流量異常檢測算法通常基于閾值判定異常，沒有利用能源互聯(lián)網網絡流量的內在特征且檢測精度低。因此亟需研究面向能源互聯(lián)網信息支撐網絡的異常流量檢測方法。

考慮到信息支撐網絡中測量數(shù)據由傳感器或保護裝置上傳至控制中心，同時控制指令由控制中心下發(fā)到執(zhí)行器，實時采集數(shù)據和控制指令具有明顯的網絡流量“垂直”特征。挖掘能源互聯(lián)網信息支撐網絡的獨特規(guī)律，設計了一種基于時-頻混合特征的異常流量檢測裝置。

發(fā)明內容

本發(fā)明所解決的技術問題是，辨識設備故障、通信設備失效、網絡入侵等導致的網絡流量異常情況，實現(xiàn)自動告警；提供一種基于時-頻混合特征的能源互聯(lián)網信息支撐網絡異常流量檢測模型構建裝置及方法；本發(fā)明給出了高效且有創(chuàng)造性的能源互聯(lián)網信息支撐網絡特征以及信息支撐網絡頻域特征提取和計算方法，并最終辨識出網絡異常流量行為。本發(fā)明采用技術方案：

一種能源互聯(lián)網信息支撐網絡的異常流量檢測裝置，由裝置本體構成，

所述裝置器件包括：流量采集模塊、流量特征提取模塊、異常流量辨識模塊；

所述流量采集模塊包括報文解析單元、微處理器和通信接口；所述流量特征提取模塊包括統(tǒng)計分析單元、系統(tǒng)數(shù)據庫和數(shù)據管理模塊；所述異常流量辨識模塊包括MCU單元、數(shù)字信號處理單元、供電單元、圖形處理器和顯示器；其中：

所述流量采集模塊是將能源互聯(lián)網信息支撐通信網絡核心交換機接入本裝置，并將流量采樣信號整合上傳至流量特征提取模塊；所述流量特征提取模塊是對通信流量的時域的統(tǒng)計學特征進行分析，并通過小波包分析方法計算服務器與核心交換機之間的上行流量和下行流量數(shù)據的頻域特征后輸入所述異常流量辨識模塊；所述異常流量辨識模塊采用人工蜂群優(yōu)化的異常流量支持向量機分類模型作為異常流量辨識模塊的核心算法，實現(xiàn)流量異常告警。

本發(fā)明公開了一種基于時-頻混合特征的能源互聯(lián)網信息支撐網絡異常流量檢測模型構建方法，包括以下步驟：

1)采集流量，包括服務器與核心交換機之間的上行流量和下行流量數(shù)據。

2)通過計算上行和下行流量的FARIMA(p，d，q)模型獲取流量大小的預測序列，

并采用小波包分析分解。