NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SVM TRONG HỆ THỐNG IDS MẠNG CẢM BIẾN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SVM TRONG HỆ THỐNG IDS MẠNG CẢM BIẾNNGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SVM TRONG HỆ THỐNG IDS MẠNG CẢM BIẾNNGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SVM TRONG HỆ THỐNG IDS MẠNG CẢM BIẾNNGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SVM TRONG HỆ THỐNG IDS MẠNG CẢM BIẾNNGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SVM TRONG HỆ THỐNG IDS MẠNG CẢM BIẾNNGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SVM TRONG HỆ THỐNG IDS MẠNG CẢM BIẾN

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN BỘ MÔN MẠNG CẢM BIẾN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SVM TRONG HỆ THỐNG IDS MẠNG CẢM BIẾN Giảng viên mơn: Trần Thị Thanh Thủy Nhóm thực hiện: Nhóm 03 Đinh Đức Duy Nguyễn Xuân Dương Nguyễn Tuấn Đạt Tạ Đức Duy Nguyễn Văn Dưỡng B20DCDT035 B20DCDT041 B19DCDT052 B20DCDT038 B20DCDT043 HÀ NỘI, 11 / 2023 -⁃⁃⁃⁃‹‹‹﴾֍﴿›››⁃⁃⁃⁃›››⁃⁃⁃⁃ - BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC Họ tên Mã SV Đinh Đức Duy B20DCDT035 Tạ Đức Duy B20DCDT038 Nguyễn Xuân Dương B20DCDT041 Nguyễn Văn Dưỡng B20DCDT043 Nguyễn Tuấn Đạt B19DCDT052 Công việc Chương 1, Word Chương 3, Code Chương Chương 3, Powerpoint Chương 2, Thuyết trình LỜI CẢM ƠN Trước tiên, nhóm chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến cô Trần Thị Thanh Thủy người tận tình dạy cho chúng em kiến thức từ tổng quát ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử nói chung đến chuyên sâu mơn học Mạng cảm biến nói riêng Đồng thời, cô trao cho chúng em hiểu biết liên quan giúp chúng em có nhìn rõ ràng môn học Thông qua tập lớn lần này, nhóm chúng em tìm tịi, học hỏi nâng cao kiến thức vơ bổ ích cho thân Không vậy, kỹ làm việc nhóm giao tiếp, cịn có khả đọc hiểu tài liệu nước ngồi kĩ chọn lọc thơng tin chúng em nâng cao trước nhiều Nhà trường cô tạo điều kiện cho chúng em học môn Mạng cảm biến, môn học quan trọng thiết thực sinh viên khoa Điện tử môn học tảng để trở thành Kỹ sư Điện tử sau Mặc dù trải qua giải phần lớn khó khăn, kiến thức cịn hạn chế nên tập lớn này, nhóm em cảm thấy cịn nhiều thiếu sót nội dung hình thức phải đem so sánh với đề tài hay dự án mang tính chuyên nghiệp khác Vì vậy, chúng em hy vọng thơng cảm tận tình đưa nhận xét quý báu để nhóm em tiếp thu, rút kinh nghiệm trở nên tiến tập tương tự, hay lớn lần nghiên cứu thiết kế mơ hình sau cho chúng trở nên tồn diện Một lần nữa, nhóm em xin chân thành kính gửi lời cảm ơn tới cô mong nhiệt tình Cơ giảng dạy tieepsm tục truyền cảm hứng cho hệ sinh viên ạ! MỤC LỤ CHƯƠNG I GIỚI THIỆU .7 1.1 MẠNG CẢM BIẾN TRONG CÁC ỨNG DỤNG THỰC TẾ 1.1.1 Giới thiệu Mạng cảm biến 1.1.2 Đặc điểm mạng cảm biến 1.1.3 Cấu trúc mạng cảm biến 1.1.4 Ứng dụng mạng cảm biến .11 1.2 TÍNH BẢO MẬT MẠNG CẢM BIẾN VÀ HỆ THỐNG IDS .12 1.2.1 Nguy thách thức mạng cảm biến 12 1.2.2 Các phương thức công mạng cảm biến 13 1.2.3 Hệ thống xâm nhập mạng (IDS) 14 CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN SVM 21 2.1 Thuật toán SVM (Support Vector Machine) 21 2.1.1 Khái niệm 21 2.1.2 Phương thức hoạt động SVM: 21 2.1.3 Tiêu chí vẽ xác định Hyper-plane: .23 2.2 BIẾN THỂ CỦA SVM 27 2.2.1 Biến thể SVM cách áp dụng biến thể SVM 27 2.3 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA SVM 28 2.3.1 Ưu điểm 28 2.3.2 Nhược điểm .29 CHƯƠNG III IDS SỬ DỤNG THUẬT TOÁN SVM 30 3.1 Giới thiệu Bộ liệu KDD-99 3.1.1 Khái niệm .30 3.1.2 Các lớp công KDD-99 .31 3.2 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 32 3.2.1 Môi trường mơ q trình thực nghiệm .32 3.2.2 Hướng dẫn cài đặt Google colab 35 3.3 XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI THUẬT TOÁN SVM TRÊN GOOGLE COLAB .37 3.3.1 Khai báo thư viện 37 3.3.2 Đọc lệu từ liệu KDD-99 38 3.3.3 Tiền xử lý loại bỏ giá trị trùng lặp 38 3.3.4 Xây dựng mơ hình SVM training 38 3.3.5 Đánh giá mơ hình báo cáo 39 3.3.6 Kết thực nghiệm .39 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Tổng quan mạng cảm biến Hình 2: Cấu trúc mạng cảm biến .9 Hình 3: Thành phần nút cảm biến Hình 4: Các phương thức công mạng 13 Hình 5: Định nghĩa IDS 14 Hình 6:DS mẫu Thu hẹp bề rộng tương ứng với số lượng .15 Hình 7: Kiến trúc hệ thống phát xâm nhập 15 Hình 8: NIDS HIDS 17 Hình 9: Phương thức hoạt dộng hệ thống IDS 19 Hình 10: Các điểm gần mặt phân cách hai classes khoanh tròn 21 Hình 11: Identify the right hyper-plane (Scenario-1) 23 Hình 12: Identify the right hyper-plane (Scenario-2) 23 Hình 13: Identify the right hyper-plane (Scenario-3) 24 Hình 14: Can we classify two classes (Scenario-4)-1 25 Hình 15: Can we classify two classes (Scenario-4) -2 .25 Hình 16: Find the hyper-plane to segregate to classes (Scenario-5)-1 26 Hình 17: Find the hyper-plane to segregate to classes (Scenario-5)-1 26 Hình 18: Các phiên nghiên cứu lĩnh vực IDS 30 Hình 19: Google Colab 32 Hình 20: Chức Google Colab 33 Hình 21: Cấu hình phần cứng Google colab 34 Hình 22: Tổng quát Google Colab 35 Hình 23: Tạo folder notebook drive 36 Hình 24: Tọa Colab notebook drive 36 Hình 25: Khởi động notebook 37 Hình 26: cài đặt GPU .37 Hình 27: Kết chạy thực nghiệm 39 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1.1 Mạng cảm biến ứng dụng thực tế 1.1.1 Giới thiệu Mạng cảm biến Mạng cảm biến (Sensor Network) hệ thống gồm nhiều thiết bị cảm biến phân bố khu vực môi trường cụ thể để thu thập, ghi nhận truyền tải thông tin môi trường xung quanh Mạng cảm biến thiết kế để tự động thu thập liệu gửi chúng trạm sở điểm tập trung để xử lý, phân tích hiển thị Hình 1: Tổng quan mạng cảm biến Mạng cảm biến chủ yếu sử dụng để giám sát kiểm sốt mơi trường, có nhiều ứng dụng nhiều lĩnh vực, bao gồm công nghiệp, y tế, môi trường, quản lý tài nguyên, nhiều ứng dụng khác 1.1.2 Đặc điểm mạng cảm biến  Đa dạng loại cảm biến: Mạng cảm biến sử dụng nhiều loại cảm biến khác để đo lường thông tin nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, đoạn đường, ánh sáng, âm thanh, nhiều yếu tố khác tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể  Khả phân tán: Các nút cảm biến mạng triển khai tùy ý môi trường, cho phép thu thập thông tin từ nhiều vị trí khác  Giao tiếp khơng dây: Các nút cảm biến mạng thường sử dụng giao tiếp không dây, chẳng hạn Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LoRa, công nghệ truyền dẫn liệu không dây khác để truyền tải liệu đến trạm sở hệ thống quản lý  Tiết kiệm lượng: Đa số cảm biến thiết kế để tiết kiệm lượng vì thường cần hoạt động thời gian dài môi trường cung cấp nguồn lượng hạn chế, chẳng hạn pin lượng mặt trời  Bảo mật liệu: Bảo mật liệu mạng cảm biến quan trọng để ngăn ngừa truy cập trái phép, bảo vệ thông tin ngăn chặn công mạng Mạng cảm biến cơng nghệ quan trọng có ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, đặc điểm giúp phù hợp cho việc thu thập thơng tin giám sát môi trường cách hiệu linh hoạt 1.1.3 Cấu trúc mạng cảm biến Một mạng cảm biến bao gồm số lượng lớn nút triển khai dầy đặc bên gần đối tượng cần thăm dị, thu thập thơng tin liệu Vị trí cảm biến khơng cần định trước vì cho phép triển khai ngẫu nhiên vùng tiếp cận khu vực nguy hiểm Khả tự tổ chức mạng cộng tác làm việc cảm biến đặc trưng Với số lượng lớn cảm biến triển khai gần thì truyền thông đa liên kết lựa chọn để công suất tiêu thụ nhỏ mang lại hiệu truyền tín hiệu tốt so với truyền khoảng cách xa Hình 2: Cấu trúc mạng cảm biến Các nút cảm biến triển khai trường cảm biến Mỗi nút cảm biến phát tán mạng có khả thu thập thông số liệu, định tuyến số liệu thu nhận (Sink) để chuyển tới người dùng định tuyến tin mang theo yêu cầu từ nút Sink đến nút cảm biến Số liệu định tuyến phía thu nhận (Sink) theo cấu trúc đa liên kết khơng có sở hạ tầng tảng, tức khơng có trạm thu phát gốc hay trung tâm điều khiển Bộ thu nhận liên lạc trực tiếp với trạm điều hành người dùng gián tiếp thông qua Internet hay vệ tinh Hình 3: Thành phần nút cảm biến  Bộ cảm biến (Sensing Unit) : Bộ cảm biến thành phần nút cảm biến Nó bao gồm cảm biến để thu thập liệu từ môi trường xung quanh Các loại cảm biến bao gồm cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến ánh sáng, cảm biến âm cảm biến khác tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể  Bộ xử lý (Processing Unit) : Bộ xử lý thành phần chịu trách nhiệm xử lý thông tin từ cảm biến Nó thực việc phân tích liệu, định hành động cần thực hiện, quản lý việc gửi liệu đến trạm sở trạm điều khiển Bộ xử lý kết hợp với nhớ để lưu trữ liệu tạm thời chương trình ứng dụng  Bộ nhớ/lưu trữ (Memory/Storage) : Bộ nhớ/lưu trữ sử dụng để lưu trữ liệu tạm thời để lưu trữ liệu lâu dài, tùy thuộc vào ứng dụng Nó giúp nút cảm biến xử lý liệu lưu trữ thông tin quan trọng  Bộ thu phát (Transceiver Unit) : Bộ thu phát thành phần quan trọng cho việc truyền tải liệu nút cảm biến trạm sở trạm điều khiển Nó có khả gửi nhận liệu thông qua kết nối không dây, chẳng hạn Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LoRa công nghệ truyền dẫn liệu không dây khác 10