基于图神经网络的工控网络异常检测算法
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辽宁省“兴辽英才计划”(XLYC1908019)


Anomaly Detection Algorithm in Industrial Control Network Based on Graph Neural Network
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    摘要:

    网络异常检测技术成为入侵检测领域的重点研究内容, 但由于目前网络异常检测大多都停留在单点网络异常检测, 对不断更新的联合异常攻击和恶意软件无法做出快速及时的相应. 本文提出了一种基于图神经网络的工控网络异常检测算法, 融合网络节点自身属性以及网络拓扑结构中邻域节点的信息实现对网络异常的检测. 首先, 每个网络节点获取蕴含了连接节点的特征信息以及节点之间交互信息的状态向量; 其次, 每个节点使用不动点理论对网络进行迭代更新; 最后, 根据节点自身信息以及邻域节点信息通过神经网络提取更高层次的特征作为该节点的表示, 最后用聚类进行工控网络节点异常行为检测. 实验结果表明, 本文提出算法在具有较高检测率的同时, 也具有较高的鲁棒性.

    Abstract:

    Network anomaly detection technology has become the focus of research in the field of intrusion detection. However, because most of the current network anomaly detection remains at a single point of network anomaly detection, it cannot respond quickly and timely to joint anomaly attacks and malware that are constantly updated. In this study, a industrial control network anomaly detection algorithm based on graph neural network is proposed, which combines the network node’s own attributes and the information of neighbor nodes in the network topology to realize the network anomaly detection. First, each network node obtains a state vector that contains the feature information of the connected nodes and the interaction information between the nodes. Second, each node uses the fixed point theory to iteratively update the network. Thirdly, according to the node’s own information and neighbor node’s information, extract higher-level features through the neural network as the representation of the node. Finally, clustering is used to detect the abnormal behavior of industrial control network nodes. Experimental results show that the algorithm proposed in this study has high detection rate and high robustness.

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    引证文献
引用本文

刘杰,李喜旺.基于图神经网络的工控网络异常检测算法.计算机系统应用,2020,29(12):234-238

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  • 收稿日期:2020-04-21
  • 最后修改日期:2020-06-03
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  • 在线发布日期: 2020-12-02
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