[發明專利]一種融合網絡的工控協議識別方法

在審

• 申請號: 202310354277.3
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116389619A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 邸江磊;盧耀鵬;王美林;鐘麗云
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04L69/22
• 分類號: H04L69/22;H04L69/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于工業物聯網領域，公開了一種融合網絡的工控協議識別方法，用于識別工控環境下復雜的多協議報文，本發明的協議識別方法首先將從工控網絡中獲取到的工控協議報文進行會話提取，通過數據預處理，將會話報文分成灰度圖像數據和會話格式化報文數據兩種不同形態，作為雙通道分別輸入Alexnet模型和TCN模型進行訓練，將兩個模型進行融合，得到訓練好的模型網絡；通過實時捕獲工業環境下的數據包，進行數據預處理，加載已訓練分類模型網絡進行推理，得到準確的識別效果。本發明能夠自動對輸入的工控協議報文進行識別，在保留報文中更完整的信息的前提下，實現快速地、高精度地分類效果，更能減少信息的損失，提高識別的速度和精度。

技術領域：

本發明涉及一種工控協議識別方法，具體涉及一種融合網絡的工控協議識別方法。

背景技術：

隨著工業物聯網的不斷發展，目前進入IEC國際標準的工業現場總線和工業以太網種類多達數十種，但由于所支持的廠商和開發的組織不同，使得每種工業網絡協議都有不同的物理接口、傳輸機制和對象要求，各廠商組織為了維護自身利益，優先推廣自家技術且不兼容其他廠商設備，因此大部分協議標準常常自成體系，形成封閉的軟硬件系統。面對眾多工控協議共存的網絡環境，若想要多種協議互通互聯，就需對協議進行識別，對工控協議的識別是具有重大意義的。

傳統的網絡協議識別主要包括：1、基于TCP/UDP端口識別協議：該方法未能給所有應用及服務定義端口號，難以形成和積累較為完備端口映射關系。2、基于有效載荷分析的應用業務識別：該方法需要檢查大量報文的應用層負載內容以判斷是否命中上述特征，使用該方法需要持續的跟蹤待識別協議的發展，當應用層通信過程發生變化或者新的應用協議出現時，網絡設備必須重新加載記錄特征數據的文件以應對上述問題，對于協議特征比較弱的協議，該方法存在較高的誤報率。3、關聯分析的識別技術：該方法具有特殊的適用性，因此一般需要和基于TCP/UDP端口的識別技術等其他技術配合使用。4、基于行為特征的流量識別：根據應用協議數據流的統計學特征；該方法要進行多元判斷分析，此方法存儲開銷較大，實時性較差，使其技術狀態進展緩慢。5、基于機器學習的流量識別：該方法的性能主要取決于手動設計特征提取器的特性，限制了其通用性。上述的傳統方法都存在明顯的局限性，本發明提出一種融合網絡的工控協議識別方法。

發明內容：

本發明的目的在于克服現在技術的不足，本發明提出一種融合網絡的工控協議識別方法，能夠自動對輸入的協議報文進行識別，在保留報文中更完整的信息的前提下，實現快速地、高精度地分類效果，相較于人為選取報文字段特征來設計分類器，更能減少工控協議報文信息的損失，提高識別的速度和精度。

本發明解決上述技術問題的技術方案：

1、一種融合網絡的工控協議識別方法，可選地，包括模型訓練部分S1和模型推理部分S2：

模型訓練部分S1包括以下步驟：

(S1-1)、獲取工控協議數據包，對數據包中的冗余信息進行刪除；

(S1-2)、以單個傳感器連接鏈路為一個會話，按照會話為單位，將協議中多傳感器組合數據包切分成若干個會話，再將會話進行數據預處理；

(S1-3)、將會話數據進行數據預處理得到灰度圖像數據和格式化報文數據兩種形態，作為雙通道輸入到Alexnet網絡和TCN網絡中提取特征信息；

(S1-4)、將Alexnet網絡和TCN網絡進行融合，最終得到訓練好的協議分類模型；

模型推理部分S2包括以下步驟：

(S2-1)、實時捕獲工控網絡環境的數據包；

(S2-2)、將數據包切分為若干個會話，對會話進行數據預處理；

(S2-3)、將數據預處理獲得的數據作為雙通道輸入到訓練好的分類模型中進行推理，得到模型推理的分類結果。