[發明專利]一種基于圖神經網絡的包粒度網絡流量分類方法

有效

• 申請號: 202211066931.2
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115442309B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 胡光武;毛科龍;但唐仁;廖龍;延霞;劉云霞
• 申請（專利權）人: 深圳信息職業技術學院
• 主分類號: H04L47/2441
• 分類號: H04L47/2441;G06F18/241;G06N3/042;G06N3/0442;G06N3/08
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀鋒

本發明公開了一種基于圖神經網絡的包粒度網絡流量分類方法，包括如下步驟：S1、數據包圖構建：將數據包內的字節作為節點，字節與字節間的相關信息作為邊，來將數據包轉換為一個無向圖，得到數據包圖；S2、表征學習：利用兩層圖卷積網絡學習所述數據包圖中每個節點的表征，并將這些節點的表征進行聚合，得到所述數據包圖的表征；S3、分類：將所述數據包圖的表征送入分類層，輸出網絡流量分類結果。本發明將數據包轉換為圖像圖后，利用圖神經網絡強大的處理復雜圖的能力來分析數據包結構，更好地學習數據包圖的表征，有助于顯著提升網絡流量分類效果和分類準確率。

技術領域

本發明涉及計算機網絡與電子信息技術領域，具體涉及一種基于圖神經網絡的包粒度網絡流量分類方法。

背景技術

互聯網和信息技術是當今世界科學技術研究中發展最為快速的技術之一。我國自接入國際互聯網以來，在短短二十多年內，經歷了從國際跟跑到國際并跑，再到未來可期的國際領跑三大跨越，取得的巨大成就有目共睹。截至到2018年6月，我國的網民人數已經達到8.02億，互聯網普及率達57.7％，發展速度可謂驚人。互聯網技術因其方便快捷，移動性好，價格低廉等特點，正在改變著人們的生活方式。小到聊天、購物、娛樂，大到航天航空、武器導彈都離不開互聯網。互聯網的飛速發展推動了全球化的生產和生活方式的深刻變革。隨著網絡理論技術的發展、網絡硬件性能的不斷增強，整個互聯網的流量規模也在不斷地增加。人民生活水平的提高推動著網絡應用技術的進一步發展，促使網絡供應商不斷地提升網絡服務的水平。如今，現代互聯網的流量的多樣性和復雜性遠遠超出了當初底層互聯網架構者的想象。

網絡流量是記錄和反映網絡活動及運營情況的重要載體。隨著互聯網的高速發展，為了滿足互聯網用戶的多樣化需求，各種新的網絡服務層出不窮，導致網絡流量無論是在數量還是種類上都不斷增加。這些新型應用擴大了互聯網的應用規模，提供了更豐富的網絡服務。但是其采用的應用協議特征也有別于傳統的應用類型，變得更加復雜和多樣化，給網絡流量的管理和規劃造成了極大的沖擊。

網絡流量分類是指按照網絡的應用類型(比如FTP、HTTP、SMTP、360、qq等)，將基于TCP/IP協議的網絡通信產生的TCP或UDP流量進行分類。網絡流量分類技術是保障網絡安全的關鍵技術，也是現代網絡管理與安全系統中最基本的功能。同時，網絡流量分類技術在QoS服務質量控制、網絡應用趨勢分析等方面也具有重大的作用，包含極大應用價值，具體體現在：

1、通過網絡流量識別技術，能夠掌控網絡內部資源的分配情況，網絡運營商和網絡服務提供商(ISP)可以將其應用到網絡服務質量(QoS)控制機制中，保障網絡帶寬等網絡資源的合理分配，從而促進網絡向更加合理的方向發展。如果在各網絡關口對網絡流量進行分類，自適應匹配不同的應用協議，將可以幫助網絡管理者對網絡流量實施有效的差異化、精細化管理。這樣，也有利于解決網絡監管中存在的種種問題，為網絡用戶營造更加健康高效的網絡環境。

2、實現網絡流量的識別分類，可以對企業或用戶的業務流量進行管理，從而能夠宏觀上動態調配網絡資源，為用戶定制合理的網絡運營方案，實現更加高效的網絡應用。通過識別不同應用的網絡流量，公司內部可以在工作時間禁止使用娛樂相關的應用流量，政府部門可以設定禁止非法使用P2P等加密傳輸業務等。最近興起的針對特殊應用的專有流量優惠(如騰訊大王卡)，更是以網絡流量分類技術為核心。

3、網絡流量識別分類對保障網絡空間安全具有重要作用。例如，入侵檢測系統(IDS)可以利用網絡流量分類技術，將惡意網絡流量識別出來并采取隔離處理等措施，通過對木馬、Web注入等惡意攻擊流量的準確識別，提前告警或阻斷可能的攻擊，實現對網絡設備的保護，保障網絡系統安全可靠地運行。在政府企業等敏感網絡中，還可以利用網絡流量分類技術對出入口網絡流量進行準確的識別與監管，有效地監控和管理網絡流量，防止機密、敏感信息泄露以造成重大的網絡信息安全事故。此外，在基于云計算的環境中，網絡流量分類技術在確保云計算服務質量方面也發揮著極其重要的作用。