基于非线性动态理论的无线传感器网络的数据流安全与入侵检测研究16308.docx

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1、课题名称称：基于非线线性动态态理论的的无线传传感器网网络的数数据流安安全与入入侵检测测研究申 请 人：何迪依托单位位：上海交通通大学3.1、课课题简介介（简要要说明课课题的目目的意义义、主要要研究内内容、预预期目标标等，字字数要求求10000字以以内）随着无线线通信技技术、传传感器技技术和网网络技术术的飞速速发展，无无线传感感器网络络的研究究正在国国内外如如火如荼荼地展开开。而其其中的数数据流安安全与入入侵检测测（Inntruusioon DDeteectiion）问问题显得得日益重重要。入入侵检测测系统（IIDS，IIntrrusiion Dettecttionn Syysteem）作作为一

2、种种重要的的安全部部件，是是网络与与信息安安全防护护体系的的重要组组成部分分，也将将是无线线传感器器网络安安全机制制的重要要补充。自自上世纪纪八十年年代被提提出以来来，入侵侵检测系系统在近近20多多年间得得到了很很快的发发展。特特别是近近几年，由由于计算算机网络络非法入入侵的不不断增多多，网络络与信息息安全问问题变得得越来越越突出。入入侵检测测系统作作为一种种主动防防御技术术，越来来越受到到人们的的关注。 入侵检检测系统统首先通通过在无无线传感感器网络络或系统统中的若若干关键键节点收收集信息息并对收收集到的的信息进进行分析析，判断断网络或或系统中中是否有有违反安安全策略略的行为为和被攻攻击的迹

3、迹象，然然后根据据分析结结果采取取决策并并作出适适当的响响应。误误用检测测（Miisusse DDeteectiion）和和异常检检测（AAnommalyy Deetecctioon）是是无线传传感器网网络入侵侵检测系系统最常常使用的的两种基基本分析析方法。 在该课课题中，我我们将主主要研究究以下主主要内容容： (1) 无线传传感器网网络数据据流量的的内部非非线性结结构与非非线性特特性，特特别是网网络在遭遭受异常常入侵时时其动态态变化的的原理，以以及对原原正常网网络模型型将产生生的各种种影响。 (2) 研究究与探讨讨无线传传感器网网络流量量的随机机共振与与混沌随随机共振振特性，以以及基于于该随

4、机机共振特特性的无无线传感感器网络络数据流流安全机机制与入入侵检测测算法。 (3) 建立立一种或或多种基基于神经经网络模模型和支支持向量量机模型型的无线线传感器器网络动动态流量量预测模模型与相相应的动动态入侵侵检测分分类算法法。 本本课题的的预期目目标包括括以下方方面： (1) 得到到合理的的混沌同同步无线线传感器器网络入入侵检测测模型及及算法，在在通过实实际数据据检验的的基础上上完成计计算机模模拟分析析软件。 (2) 找到到合适的的随机共共振模型型，得到到有效的的随机共共振无线线传感器器网络入入侵检测测算法，在在通过实实际数据据检验的的基础上上完成计计算机模模拟分析析软件。 (3) 建立立可

5、靠的的神经网网络流量量预测模模型，以以及基于于支持向向量机的的网络入入侵分类类机制，完完成计算算机模拟拟软件。 (4) 在国国内外高高水平期期刊和会会议上发发表学术术论文66100篇，申申请国内内外专利利233项。 (5) 依托托本课题题的研究究，培养养博士生生与硕士士生58名。3.2、课课题主要要研究技技术的国国内外发发展现状状与趋势势，课题题主要研研究技术术国内外外专利申申请和授授权情况况目前看来来，针对对无线传传感器网网络的入入侵检测测系统研研究还存存在许多多问题亟亟待解决决，对入入侵信号号原理与与特性的的研究也也不够深深入，各各种安全全机制和和产品的的性能有有待提高高。具体体说来，入入

6、侵检测测系统目目前存在在的主要要问题有有：（1）检检测效率率比较低低，误报报警和漏漏报警的的情况比比较多；（2）对对分布式式攻击（Distributed Attack）和拒绝服务攻击（Denial of Service Attack）的检测和防范措施与能力比较弱；（3）缺缺乏一个个统一的的检测性性能衡量量标准；（4）对对入侵检检测系统统的测试试评估缺缺乏统一一的标准准和平台台。总的来说说，无线线传感器器网络的的入侵检检测技术术还不够够成熟和和完善，面面临许多多问题与与困难，有有很大的的研究、发发展空间间，而现现存的问问题就是是今后无无线传感感器网络络安全机机制和入入侵检测测技术的的主要研研究方

7、向向。当无线传传感器网网络的入入侵检测测系统首首次被作作为一种种重要的的网络安安全技术术被提出出时，人人们对它它报以很很高的期期望。从从理论上上来说，入入侵检测测系统可可以主动动地检测测到对系系统或网网络的入入侵，并并对这些些入侵进进行记录录和响应应，这是是防火墙墙、身份份识别和和认证、加加密解密密等许多多安全策策略所不不能做到到的。因因此，引引入入侵侵检测系系统可以以弥补这这些安全全策略的的不足之之处，使使得整个个无线传传感器网网络安全全体系更更加完善善。同时时，由于于无线传传感器网网络的规规模不断断扩大，应应用范围围也越来来越广泛泛，系统统遭受的的异常入入侵和攻攻击种类类和数量量越来越越多

8、，人人们迫切切需要一一种更有有效、可可靠的防防范和应应对策略略。目前前，许多多厂商纷纷纷开始始研发相相应的入入侵检测测产品，而而许多科科研机构构和高校校也正在在对入侵侵检测系系统进行行深入的的研究，入入侵检测测系统成成为无线线传感器器网络与与信息安安全领域域的一个个研究重重点。传统的网网络入侵侵检测系系统与技技术虽然然得到了了较大的的发展，但但总的情情况并不不让人满满意。最最大的问问题是现现在的入入侵检测测方法检检测准确确率比较较低，误误报和漏漏报的情情况比较较多 1。出出现这种种情况的的主要原原因在于于对入侵侵检测系系统和入入侵信号号的研究究还不够够深入，技技术不够够成熟。现现在所使使用的误

9、误用检测测技术主主要是对对不正常常的无线线传感器器网络行行为进行行建模和和模式匹匹配，将将每个已已知的攻攻击事件件定义为为一个独独立的特特征，这这样对入入侵行为为的检测测就成为为对特征征的匹配配搜索，如如果和已已知的入入侵特征征匹配，就就认为是是攻击。但但由于新新的网络络入侵与与攻击出出现速度度越来越越快，这这种基于于模式匹匹配的检检测方法法需要不不断的及及时更新新相应的的数据库库，否则则不能动动态地跟跟踪最新新出现的的网络入入侵。异异常检测测技术则则是对正正常行为为进行建建模，而而将不符符合此模模型的事事件定义义为攻击击。现在在异常检检测的方方法主要要是统计计模型，它它通过设设置极限限阈值等

10、等方法，将将检测数数据与已已有的正正常行为为比较，如如果超出出极限阈阈值，即即认为是是入侵行行为。虽虽然现有有的异常常检测技技术对静静态数据据具有较较好的检检测效果果，但实实时性的的要求对对其检测测效率也也构成了了极大的的挑战。现现在无线线传感器器网络的的规模越越来越大大，结构构越来越越复杂，网网络的速速度也在在不断提提高，特特别是由由于无线线传感器器网络自自身所具具有的自自组织等等特点，使使得它与与传统通通信网络络或计算算机网络络都有比比较明显显的区别别。因此此无线传传感器网网络入侵侵检测系系统必须须要能够够适应大大规模高高速网络络的要求求，否则则就会出出现大量量的漏报报和误报报现象。为为了

11、能够够适应高高速网的的要求，不不得不改改进入侵侵检测系系统中一一些现有有的技术术，提出出新的、可可以应用用于大规规模高速速无线传传感器网网络的入入侵检测测方法，对对于适应应新的应应用需要要，提高高入侵检检测系统统的准确确率非常常必要。在本课题题中，我我们将提提出多种种基于非非线性信信号处理理方法的的无线传传感器网网络入侵侵检测技技术，以以解决当当前异常常检测技技术中遇遇到的诸诸多问题题与困难难。在以往的的研究中中发现，无无线传感感器网络络流量呈呈现出某某些非线线性动态态特性，如如具有短短期可预预测而长长期不可可预测性性、具有有较宽的的类似白白噪声的的频谱特特性、具具有混沌沌吸引子子等，这这在某

12、种种程度上上也说明明了网络络流量与与混沌信信号存在在共性，无无线传感感器网络络系统可可被模拟拟为一种种特定的的混沌系系统。当当网络遭遭受外部部入侵袭袭击时，入入侵信号号可被视视为叠加加在正常常网络流流量上的的一个附附加信号号（类似似于一个个特殊的的叠加噪噪声信号号），其其信号的的强度（或或信噪比比）依不不同的入入侵信号号而变化化。根据据混沌系系统以及及普适混混沌系统统的特性性，当混混沌信号号中混有有微弱的的叠加噪噪声或干干扰信号号时，采采用混沌沌同步或或普适混混沌同步步方法可可将该噪噪声信号号或干扰扰信号准准确、有有效地提提取出来来 22。由由于网络络流量与与业务的的多样性性，对无无线传感感器

13、网络络流量的的混沌系系统建模模至今仍仍无理想想的结果果。即便便如此，普普适混沌沌同步能能够有效效地克服服这一困困难。因因为即使使在混沌沌驱动系系统结构构未知的的情况下下，普适适混沌同同步系统统仍可在在不同的的混沌结结构之间间实现同同步，使使得入侵侵信号的的检测成成为可能能。与此同时时，无线线传感器器网络流流量还是是一个动动态的信信号，具具有某些些随机信信号的特特征。当当将其引引入一个个随机共共振系统统或混沌沌随机共共振系统统中时，会会产生特特定的共共振图案案或共振振频谱 34。而而当网络络流量信信号中存存在异常常的入侵侵信号时时，随机机共振系系统的输输出图案案或频谱谱将会与与正常情情况下有有较

14、大的的区别。即即使当入入侵信号号的幅度度非常微微弱（或或其信噪噪比很低低）时，随随机共振振系统的的输出仍仍然具有有一定的的可辨识识性。在在某些入入侵信号号的干扰扰下，混混沌随机机共振系系统的输输出将不不再具有有混沌特特性，而而呈现出出类似非非混沌信信号的窄窄带频谱谱特性。这这就为基基于随机机共振或或混沌随随机共振振原理的的计算机机网络入入侵检测测方法奠奠定了坚坚实的理理论基础础。常误警概概率（CCFARR，Connstaant Fallse Alaarm Ratte）检检测器是是一种近近年来在在信号检检测问题题中比较较常见的的信号处处理方法法，因其其在固定定的误警警概率条条件下所所具有的的较高

15、检检测概率率（Deetecctioon PProbbabiilitty）而而在许多多工程领领域得到到广泛实实际应用用 556。作为为一种成成熟的信信号检测测技术，常常误警概概率检测测器已经经成为雷雷达信号号处理领领域的通通用标准准，但至至目前为为止尚未未出现该该技术在在无线传传感器网网络入侵侵检测领领域的应应用及相相关报导导。若将将常误警警概率检检测方法法与随机机共振系系统相结结合，相相信可在在维持较较低误警警概率和和提高网网络入侵侵信号信信噪比的的基础上上有效地地改善检检测性能能，提高高检测概概率。从从混沌动动力学的的角度来来看，事事实上许许多混沌沌随机共共振系统统在其相相空间（Phase

16、Space）内都存在着双螺旋或多螺旋吸引子的结构。在没有外部加性干扰或噪声的情况下，混沌随机共振系统的状态变量运动轨迹都会在这些吸引子之间有规律地来回跳转。当状态变量本身所储备的势能已足够跳出当前所处的吸引子结构时，它的运动轨迹就会脱离当前的吸引子结构而进入其他的吸引子结构内，并等待下一次势能的积蓄。当系统受到外部噪声或干扰的影响时，将会对状态变量积蓄的势能产生影响。从另一个角度来看，外部噪声或干扰将对状态变量在吸引子之间跳转所需的势能门限值做出调整，从而改变共振系统的输出。因此，这种基于常误警概率和随机共振系统的无线传感器网络异常入侵检测方法具有理论上的可靠性与有效性。神经网络络方法作作为一

17、种种经典的的非线性性信号处处理手段段，已经经在图像像处理、无无线通信信、电路路系统、自自动控制制等许多多方面得得到了实实际而令令人信服服的应用用 778。特别别是近年年来，支支持向量量机（SSVM，Suppporrt VVecttor Macchinne）作作为一类类新提出出的神经经网络结结构，在在时间信信号的建建模、估估计与预预测方面面，更体体现出比比一般线线性方法法具有更更强的优优势，例例如它可可更精确确地模拟拟非线性性系统的的结构、更更有效地地降低预预测和估估计的误误差，并并且在实实时性处处理方面面的性能能也有很很大改善善 99111。无无线传感感器网络络流量信信号作为为一种未未知结构构

18、的非线线性时间间信号，与与其它非非线性信信号具有有许多共共同的特特点。而而由于网网络入侵侵信号自自身的非非法性，将将对正常常情况下下的无线线传感器器网络流流量信号号预测和和估计带带来较大大的偏差差，这就就使得基基于神经经网络预预测模型型的检测测手段成成为可能能。同时时，鉴于于支持向向量机模模型在模模式识别别与分类类系统中中的应用用，可建建立相应应的无线线传感器器网络误误用检测测分类方方法，将将不同的的入侵信信号归纳纳为不同同的模型型结构，以以最终实实现入侵侵检测的的目的。综上所述述，基于于混沌同同步与普普适混沌沌同步、随随机共振振与混沌沌随机共共振系统统、神经经网络和和支持向向量机结结构的非非

19、线性信信号处理理方法可可在无线线传感器器网络入入侵检测测问题中中得到有有效而实实际的应应用。这这对于维维护无线线传感器器网络安安全，建建立网络络入侵检检测的新新机制和和新方法法，提高高对多种种类型入入侵信号号的检测测概率等等都将起起到重要要的作用用。随着着信息技技术和无无线传感感器网络络的应用用在国民民生产生生活中所所占的比比重日益益增加，该该课题的的研究也也必将对对国民经经济和社社会发展展产生深深远的影影响。参考文献献：1 Y. B. Baii annd HH. KKobaayasshi, “IIntrrusiion dettecttionn syysteems: Teechnnoloogy

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28、n mulltippathh chhannnelss,” IEEEE TTranns. Neuurall Neetwoorkss, vvol. 122, nno. 3, pp. 6004-6611, Maay 220011.3.3、课课题主要要研究内内容、拟拟解决的的技术难难点和主主要创新新点，现现有研究究基础研究内容容：（1）分分析与研研究无线线传感器器网络流流量的特特性与内内部非线线性结构构，即网网络在遭遭受异常常入侵时时其动态态变化的的原理，以以及对原原正常网网络模型型将产生生的各种种影响。现现有的研研究成果果中已指指出无线线传感器器网络流流量在某某种程度度上可被被视为一一种非线线性信号

29、号，因此此可用非非线性模模型（如如混沌模模型）结结构来对对网络流流量进行行模拟与与近似。与与此同时时，异常常的入侵侵信号即即成为该该非线性性结构的的外部干干扰或噪噪声，其其对正常常情况下下网络流流量结构构的影响响依其信信噪比的的大小而而不同。根根据混沌沌同步与与普适混混沌同步步的抗噪噪原理，当当系统中中被引入入不相关关的外部部叠加噪噪声时，该该噪声信信号（或或入侵信信号）可可被准确确地估计计，且无无偏性与与渐进有有效性皆皆可得到到保证。我我们将对对混沌同同步的具具体模型型及各模模型之间间的区别别、同步步过程中中系统参参数的选选择与调调整等问问题进行行深入的的研究。（2）研研究与探探讨无线线传感

30、器器网络流流量的随随机共振振与混沌沌随机共共振特性性，以及及基于该该特性的的网络入入侵检测测算法。无无线传感感器网络络流量是是一种实实时的动动态信号号，具有有短期可可预测而而长期不不可预测测的时域域特点。但但是从长长期的时时频效果果来看，它它又具有有稳定的的动态结结构。因因此根据据随机共共振系统统的原理理，若把把正常的的网络流流量信号号引入该该系统，将将会产生生特定的的共振输输出频谱谱；而当当网络流流量中出出现异常常的入侵侵信号时时，随机机共振或或混沌随随机共振振系统的的输出频频谱将会会与正常常情况下下的频谱谱图产生生较大的的差异，这这为网络络异常入入侵检测测提供了了良好的的理论基基础。我我们

31、将对对基于该该原理的的入侵检检测算法法门限设设置、常常误警概概率条件件下如何何有效提提高检测测概率、不不同入侵侵信号可可能产生生的不同同共振效效果以及及相应的的频谱特特性等问问题展开开具体的的研究。（3）建建立一种种或多种种基于神神经网络络模型和和支持向向量机模模型的无无线传感感器网络络流量预预测模型型与相应应的入侵侵检测分分类方法法。由于于神经网网络和支支持向量量机能够够很好地地模拟许许多非线线性系统统的动态态结构，而而且它们们对未知知系统的的信号同同样具有有较强的的预测能能力和较较低的预预测误差差，所以以考虑将将此方法法用于无无线传感感器网络络流量的的预测，并并提出实实时的网网络异常常入侵

32、检检测算法法。同时时，鉴于于支持向向量机本本身具有有的分类类特性，可可考虑将将不同的的入侵信信号进行行分类，以以便于入入侵检测测的统计计和分析析等目的的。我们们将用各各种神经经网络模模型和支支持向量量机模型型来对正正常与异异常情况况下的无无线传感感器网络络流量数数据进行行模拟和和预测，分分析其特特点，找找出最有有利于入入侵检测测的模型型与算法法。拟解决的的技术难难点：(1) 对无线传传感器网网络流量量的混沌沌特性进进行建模模分析，找找到适合合的混沌沌描述模模型或适适于普适适混沌同同步的模模型及参参数。(2) 分析混沌沌同步与与普适混混沌同步步检测方方法中对对无线传传感器入入侵信号号估计的的理论

33、无无偏性以以及渐进进有效性性。(3) 针对不同同混沌同同步方法法对入侵侵检测效效果的影影响进行行分析，并并对混沌沌同步的的方法在在实际无无线传感感器网络络应用中中做优化化改进。(4) 利用不同同的随机机共振模模型对实实际无线线传感器器网络流流量信号号进行试试验，并并根据有有入侵信信号条件件下的响响应结果果对模型型的有效效性进行行比较。(5) 考虑不同同类型的的无线传传感器网网络入侵侵信号对对随机共共振的影影响，使使该入侵侵检测方方法更加加具有更更强的适适应性。(6) 将常误警警概率检检测器与与随机共共振方法法相结合合，使其其能获得得比一般般常用检检测器更更高的检检测概率率。(7) 研究利用用神

34、经网网络方法法来对正正常情况况下的无无线传感感器网络络流量建建模，并并用于对对其进行行短期预预测。(8) 选取具有有代表性性的无线线传感器器网络入入侵检测测信号，并并用基于于支持向向量机的的模式分分类方法法对它们们的特性性进行归归类。(9) 利用基于于神经网网络和支支持向量量机的预预测算法法对无线线传感器器网络入入侵信号号进行检检测，并并与基于于其它预预测模型型的检测测算法做做比较，对对所提出出的算法法进行理理论论证证。主要创新新点：(1) 将混沌同同步与普普适混沌沌同步的的思想引引入到无无线传感感器网络络数据流流安全机机制与入入侵检测测中，建建立网络络流量的的非线性性动力学学模型，对对未知的

35、的入侵信信号进行行异常检检测，对对创建新新的无线线传感器器网络入入侵检测测机制具具有理论论创新和和指导意意义。(2) 将随机共共振（混混沌随机机共振）的的原理与与无线传传感器网网络入侵侵检测相相结合，根根据入侵侵信号产产生的共共振输出出来对其其进行判判断和分分析，并并利用常常误警概概率检测测器对不不同状态态下的输输出信号号做比较较，对于于研究无无线传感感器网络络入侵信信号自身身的特点点以及对对其有效效的检测测方法具具有重要要理论与与参考价价值。(3) 建立以神神经网络络模型和和支持向向量机模模型为基基础的无无线传感感器网络络数据流流预测机机制和网网络入侵侵信号分分类方法法，对于于深入研研究无线

36、线传感器器网络流流量的动动态特性性和入侵侵信号对对网络流流量的影影响具有有重要的的应用价价值。现有研究究基础：本课题组组成员从从19999年开开始，已已经开始始了有关关计算机机网络入入侵检测测、混沌沌非线性性信号处处理、神神经网络络智能算算法等多多方面的的研究工工作，并并收集了了大量的的有关计计算机网网络入侵侵检测方方面的国国际最新新动态资资料，在在消化掌掌握大量量资料的的基础上上，提出出了一些些研究开开发的设设想和建建议。并并利用留留学研究究的背景景，积极极与国外外和国内内有关的的人员和和研究机机构进行行广泛的的交流。本本项目的的研究人人员参与与完成过过多项国国家级和和省部级级科研项项目，目

37、目前正在在承担教教育部留留学回国国人员科科研启动动基金项项目“基于混混沌非线线性特性性与神经经网络预预测模型型的计算算机网络络入侵检检测算法法研究”，并参参与上海海市科委委重大科科技攻关关项目“无线传传感器网网络关键键技术攻攻关及其其在道路路交通中中的应用用示范研研究”。另外外，曾经经参与完完成过国国家自然然科学基基金项目目“混沌神神经网络络模型及及智能信信息处理理的理论论与技术术研究”，曾经经参与国国家自然然科学基基金项目目“混沌优优化理论论及其在在高速移移动通信信中的应应用”和国家家8633项目“面向无无线多媒媒体传输输和保密密通信的的混沌数数字水印印技术”的相关关工作，在在IEEEE T

38、Tranns. on Cirrcuiits andd Syysteems、IEEE Ellecttronnicss Leetteers、电电子学报报、通信信学报等等国内外外学术期期刊及高高水平国国际会议议上发表表论文660多篇篇，其中中半数以以上被SSCI、EI和ISTTP收录录。本项项目的参参与人员员负责开开发过多多项高速速网络设设备和安安全产品品，其中中包括“九五”国防科科研项目目“异种网网络互连连，多协协议、多多接口路路由器”、上海海电信HHSARR 36600宽宽带多协协议路由由器、罗罗顿科技技LT226000模块化化安全路路由器和和WH-SOSS电子政政务电信信服务器器安全操操作系统

39、统等。220022年起负负责上海海市科技技攻关项项目“安全隔隔离与信信息交换换技术研研究”，研发发成功安安全隔离离与信息息交换系系统SGGAP，通通过上海海市科委委科技成成果鉴定定，其产产业化成成果目前前已获公公安部信信息安全全产品销销售许可可证、国国家信息息安全产产品型号号认证和和国家保保密局涉涉密信息息系统产产品检测测证书，并并在多家家单位推推广使用用。20004年年“安全隔隔离与信信息交换换系统”被评为为上海市市科技进进步2等奖3.4、课课题预期期达到的的目标、主主要技术术指标，可可获得专专利等知知识产权权及人才才培养情情况本课题的的预期目目标包括括以下方方面：(1) 得到合理理的混沌沌

40、同步无无线传感感器网络络入侵检检测模型型及算法法，在通通过实际际数据检检验的基基础上完完成计算算机模拟拟分析软软件。(2) 找到合适适的随机机共振模模型，得得到有效效的随机机共振无无线传感感器网络络入侵检检测算法法，在通通过实际际数据检检验的基基础上完完成计算算机模拟拟分析软软件。(3) 建立可靠靠的神经经网络流流量预测测模型，以以及基于于支持向向量机的的网络入入侵分类类机制，完完成计算算机模拟拟软件。(4) 在国内外外高水平平期刊和和会议上上发表学学术论文文6110篇，申申请国内内外专利利233项。(5) 依托本课课题的研研究，培培养博士生生与硕士士生58名。3.5、课课题拟采采取的研研究方

41、法法，课题题技术路路线（或或实施方方案）及及其可行行性分析析（如有有协作单单位，请请说明课课题的任任务分工工）研究方法法：无线传感感器网络络的入侵侵检测问问题近年年来已逐逐渐受到到越来越越多学者者的重视视。同时时应该看看到，随随着无线线传感器器网络的的应用范范围越来来越广泛泛，在不不同应用用场景下下入侵信信号的行行为和特特点也在在不断地地发生着着变化，促促使人们们研究更更加可靠靠、安全全性更高高的入侵侵检测算算法。许许多经典典的检测测方法已已不能够够适应新新的入侵侵信号，新新的技术术和思想想不断被被提出。因因此在本本课题的的研究过过程中将将跟踪最最新的研研究动态态，积极极采用随随机共振振系统的

42、的非线性性动力学学特性、混混沌系统统的信号号处理优优势、神神经网络络和支持持向量机机的强大大非线性性系统模模拟与预预测能力力等思想想，在综综合比较较和分析析各种原原有检测测算法的的性能优优缺点的的基础上上提出新新的算法法和方案案。在研究手手段上将将采用非非线性动动力学原原理、最最优化理理论、混混沌理论论、神经经网络理理论等多多种工具具来分析析和建模模，在理理论分析析的基础础上，主主要通过过对各种种实际无无线传感感器网络络流量数数据进行行测试和和验证，以以保证所所提出算算法的有有效性和和可行性性。技术路线线：在研究基基于混沌沌同步与与普适混混沌同步步的网络络入侵检检测算法法时，将将采用经经典混沌

43、沌同步方方法与优优化理论论相结合合的形式式，使混混沌同步步在网络络入侵检检测问题题中的应应用更加加有效。在在研究基基于随机机共振与与混沌随随机共振振特性的的网络入入侵检测测算法时时，将针针对不同同类型入入侵信号号的共同同特点，即即它们对对原始网网络流量量信号所所产生的的干扰，构构造随机机共振发发生器，使使得入侵侵信号的的信噪比比和频谱谱功率得得到放大大，从而而提高检检测概率率。在研研究基于于神经网网络和支支持向量量机的网网络流量量预测和和入侵信信号分类类方法时时，将着着重以可可辨别常常见的入入侵信号号作为分分类原则则。实验方案案：本课题的的研究将将通过计计算机软软件仿真真与实际际无线传传感器网

44、网络数据据相结合合的方法法来实现现。首先先对正常常与异常常情况下下的网络络流量进进行建模模，寻找找合适的的动力学学结构以以描述网网络流的的动态特特性。在在实现混混沌同步步和随机机共振原原理为基基础的检检测算法法时，针针对多种种混沌模模型与随随机共振振模型进进行分析析与实验验，找到到其中的的共性和和特点。在在实现神神经网络络和支持持向量机机为基础础的检测测算法时时，对不不同类型型入侵信信号情况况下的网网络流进进行分析析与比较较，建立立分类模模型与预预测模型型，然后后将常误误警概率率检测器器的思想想引入其其中。最最后把各各种算法法用于实实测数据据与实际际系统中中，并实实现算法法的实时时性与可可靠性

45、。可行性分分析：本课题结结合非线线性信号号处理与与无线传传感器网网络的前前沿，围围绕当前前无线传传感器网网络安全全中的重重要问题题展开研研究，目目标明确确；本课课题组成成员在无无线传感感器网络络、非线线性混沌沌动力学学的理论论与应用用、网络络入侵检检测研究究、神经经网络算算法研究究等方面面具有良良好的基基础，以以往的研研究经历历与已取取得的科科研成果果在一定定程度上上说明本本项目的的研究方方法和技技术路线线的可行行性。3.6、课课题预期期研究成成果对相相关技术术发展的的影响和和应用转转化前景景的预测测（包括括国内外外应用或或市场现现状、潜潜在用户户、市场场前景，经经济效益益和社会会作用等等）本

46、课题旨旨在运用用非线性性信号处处理方法法解决无无线传感感器网络络入侵检检测的问问题。通通过分析析与研究究无线传传感器网网络在正正常与异异常情况况（即遭遭受入侵侵情况）下下的流量量特性，建建立更加加精确的的非线性性网络流流量模型型，并提提出基于于神经网网络结构构的流量量预测机机制和基基于支持持向量机机结构的的入侵检检测分类类方法，以以及多种种基于混混沌同步步（或普普适混沌沌同步）、随随机共振振（或混混沌随机机共振）、常常误警概概率检测测器原理理的无线线传感器器网络异异常入侵侵检测算算法。目目前，随随着无线线传感器器网络技技术的快快速发展展以及在在各领域域的广泛泛应用，无无线传感感器网络络的数据据

47、流安全全问题和和入侵检检测问题题已日益益受到应应用者和和开发者者的重视视。该问问题的技技术滞后后将会严严重影响响无线传传感器网网络的发发展。无无线传感感器网络络已在民民用通信信、工矿矿企业信信息收集集、恶劣劣环境数数据收集集、军事事与国防防应用等等许多方方面得到到飞速发发展，随随之而来来的数据据流安全全问题和和入侵检检测问题题有可能能限制甚甚至完全全破坏无无线传感感器网络络的应用用。因此此，本课课题的研研究是势势在必行行且非常常紧迫的的。其市市场应用用前景和和经济效效益将会会随着无无线传感感器网络络在不同同领域（尤尤其是军军事领域域）的拓拓展而日日益显现现。毋庸庸置疑，本本课题的的顺利进进行和

48、开开展将会会对社会会和经济济的发展展起到十十分重要要和不可可替代的的作用。3.7、课课题组现现有及依依托单位位承诺提提供的支支撑条件件，其他他所需增增添的支支撑条件件和主要要仪器设设备（说说明用途途）本申请项项目的研研究人员员所在的的上海交交通大学学电子工工程系现现代通信信研究所所，多年年来在数数字远程程通信，高高速计算算机网络络，移动动通信网网以及智智能信息息处理等等方面在在国内外外有一定定的影响响。在过过去的十十年中，在在国内外外学术期期刊和会会议期刊刊上发表表关于通通信网络络与信息息处理的的论文两两百多篇篇。另外外，共承承担并完完成了二二十多项项国家、国国防科工工委以及及上海市市的科研研任务，在在通信系系统的研研究方面面具有坚坚实的理理论基础础和丰富富的科研研经验。 另外，本本项目申申请人所所在的上上海交通通大学电电子工程程系现代代通信研研究所，是是获国家家教委2211工工程重点点资助的