[發(fā)明專利]一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序在線攻擊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110558877.2
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113297570B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪榛;葉尚犇;葉蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F21/55
• 分類號: G06F21/55;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序在線攻擊方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟；

(1)數(shù)據(jù)獲取：設(shè)置一個自動數(shù)據(jù)采集平臺，使用一個開合式電流互感器測量不同操作系統(tǒng)及不同品牌的筆記本電腦和臺式電腦的功耗，通過聲卡采集多款不同的應(yīng)用程序在計算機(jī)上運(yùn)行時的功耗泄露數(shù)據(jù)，以監(jiān)視目標(biāo)設(shè)備的實時功耗；

(2)數(shù)據(jù)增強(qiáng)：為了提升數(shù)據(jù)的多樣性，防止網(wǎng)絡(luò)過擬合，使原始信號隨機(jī)增加或減少設(shè)定的幅度，增加更多受啟動過程中軟硬件因素干擾的訓(xùn)練樣本；

(3)數(shù)據(jù)處理：對功耗信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分割，從采集到的聲音文件中分離出應(yīng)用程序運(yùn)行的不同狀態(tài)，將應(yīng)用程序一次完整的運(yùn)行過程劃分為啟動、等待和關(guān)閉三個狀態(tài)；

(4)應(yīng)用程序檢測：應(yīng)用程序檢測是一個目標(biāo)檢測問題，從不同設(shè)備采集的數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取樣本作為分類器的訓(xùn)練樣本，標(biāo)簽設(shè)定為不同的設(shè)備型號，當(dāng)攻擊者獲取到應(yīng)用程序啟動的功率信號時，將該信號輸入2D-卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行逐幀分類的檢測。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序在線攻擊方法，其特征在于，所述步驟(1)包括如下步驟：

1.1：設(shè)置一個自動數(shù)據(jù)采集平臺，使用一個開合式電流互感器測量不同操作系統(tǒng)及不同品牌的筆記本電腦和臺式電腦的功耗，通過聲卡采集多款不同的應(yīng)用程序在計算機(jī)上運(yùn)行時的功耗泄露數(shù)據(jù)，以監(jiān)視目標(biāo)設(shè)備的實時功耗；

1.2：由于平臺依靠設(shè)備之間的通信來實現(xiàn)對實驗數(shù)據(jù)的多次循環(huán)自動采集，所以訓(xùn)練階段的數(shù)據(jù)采集過程中攻擊設(shè)備與目標(biāo)設(shè)備處于同一局域網(wǎng)中；

1.3：由于交流電源插座包含火線、零線以及地線這三條線，將開合式電流互感器的一端連接到攻擊設(shè)備的音頻接口，將與目標(biāo)設(shè)備相連接的插線板的零線放置于電流互感器的感應(yīng)區(qū)；

1.4：通過控制目標(biāo)設(shè)備的聲卡對目標(biāo)設(shè)備的功耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序在線攻擊方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下步驟：

2.1：隨機(jī)選取訓(xùn)練樣本的一個峰谷點(diǎn)i，其對應(yīng)的時刻為t₂；

2.2：確認(rèn)與該峰谷點(diǎn)左右相鄰的兩個峰谷點(diǎn)對應(yīng)的時刻分別為t₁和t₃；

2.3：更多受啟動過程中軟硬件因素干擾的訓(xùn)練樣本由公式(1)得到：

上述公式中的w為0.5到1.5之間的一個隨機(jī)值，表示對原始功耗信號的抑制或增強(qiáng)程度，s⁽ⁱ⁾(t)表示第i條功耗軌跡在t時刻的功耗值，表示變換后的第i條功耗軌跡在t時刻的信號。

4.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序在線攻擊方法，其特征在于，所述步驟(3)包括如下步驟：

3.1：將原始交流信號進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使其范圍縮放到[-3,3]；

3.2：對小窗口內(nèi)的882個點(diǎn)進(jìn)行短時能量求和，得到每個窗口的能量值；

3.3：當(dāng)一個窗口的能量超過短時能量均值時，即為啟動波形的有效部分，從而分離出應(yīng)用程序的啟動狀態(tài)波形。

5.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序在線攻擊方法，其特征在于，所述步驟(4)包括如下步驟：

4.1：將輸入信號的起點(diǎn)作為檢測框的起始點(diǎn)；

4.2：設(shè)置指定長度的檢測框，并將檢測框以0.1s為步長進(jìn)行移動，得到若干個幀數(shù)據(jù)；

4.3：將每個幀數(shù)據(jù)輸入到分類器中進(jìn)行分類，分類的結(jié)果為功耗軌跡對應(yīng)的應(yīng)用程序標(biāo)簽及啟動時刻；

4.4：當(dāng)分類置信度大于閾值時，認(rèn)為是可信結(jié)果。