大数据驱动的网络目标定位及跟踪技术

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

罗向阳

项目受资助机构

中国人民解放军战略支援部队信息工程大学

立项年度

2016

立项时间

未公开

项目编号

U1636219

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

247.00万元

学科

联合基金领域-电子信息领域

学科代码

L-L05

基金类别

联合基金项目-重点支持项目-NSFC-通用技术基础研究联合基金

关键词

非协作 ; 网络实体 ; 目标定位 ; 跟踪技术 ; 大数据 ; Network entity ; Target geolocation ; Tracking technology ; Big data ; Non-cooperation

参与者

王骞;罗军勇;帅猛;刘琰;尹美娟;邹勤;梁玉;赵帆;丁世昌

参与机构

武汉大学;中国人民解放军信息工程大学;中国通用技术研究院

项目标书摘要:网络目标定位及跟踪技术可广泛用于确定网络敏感目标的地理位置并对其活动轨迹进行追踪,具有重要现实意义和研究价值。现有网络目标定位与跟踪技术主要通过查询IP地址注册信息或进行简单测量确定目标位置,通过大规模部署监测设备跟踪目标,在互联网环境下,尤其是非协作条件下,其定位精度、可靠性和跟踪成本等均难以满足实用需求。本课题拟对基于大数据驱动的目标定位和跟踪关键技术展开研究,重点研究基于网络数据挖掘的地标获取方法、基于网络坐标系的时延预测方法、基于PoP划分和网络社区发现的目标周边区域网络拓扑结构分析方法、适用于不同网络环境的目标IP定位算法,并探索非协作条件下的移动网络目标低成本跟踪技术。课题的开展有望在大批量的高可靠网络地标挖掘、目标周边区域网络拓扑分析、网络目标实体定位算法和基于有限监测设备和社交软件的移动网络目标跟踪等方面取得突破,从而为网络目标的可靠定位与跟踪提供新的方法手段和技术支持。

Application Abstract: Network targets geolocation and tracking technology can be widely used to determine the location of sensitive network targets and track their trajectory,which has important realistic significance and research value.The existing network target geolocation and tracking technology determine the location of targets mainly by querying the IP address registration information or simple measuring,and track the target by deploying amount of monitoring devices.For the Internet environment,the positioning accuracy,reliability and tracking costs of the existing methods are difficult to meet the practical needs,especially under the condition of non-cooperation.This project focuses on the key issues of target geolocation and tracking driven by big data,which mainly includes the landmark acquisition method based on network data mining,delay prediction method based on network coordinates system,network topology analysis method of target surrounding area based on PoP division and network community discovery,IP geolocation algorithms applicable to different type of network environment,and explore the technology of mobile network target tracking,which applicable to non-cooperative conditions at a low cost.It is expected to make a breakthrough in terms of large quantity landmarks mining with high reliability,network topology analysis of target surrounding area,network entities target localization algorithms and targets tracking based on limited monitoring devices and social network software,which can provide some new methods and technical assistance for reliable geolocation and tracking of network targets.

项目受资助省

河南省

项目结题报告(全文)

网络目标定位及跟踪技术广泛用于确定网络敏感目标的地理位置并对其活动轨迹进行追踪,开展相关研究具有重要现实意义和研究价值。依据任务书要求,项目根据各年度计划严格执行,对大数据驱动的目标定位和跟踪关键技术和相关科学问题展开了较为深入的研究。项目重点研究了基于网络数据挖掘的地标获取方法、基于网络坐标系的时延预测方法、基于目标周边区域的网络拓扑分析、适用于互联网的目标定位算法、非协作条件下的移动网络目标跟踪,提出系列相关算法,相关结果共发表学术论文76篇,其中,SCI收录期刊论文49篇,CCF A类国际会议及期刊论文38篇,IEEE/ACM Trans论文23篇。在科学出版社出版首部《网络空间测绘》专著。申请国家技术发明专利27项,其中授权13项。研发的网络目标定位系统在多家相关职能部门得到实际应用,取得显著社会效益。项目执行期间培养了一支以“国防卓青”、“国家优青”、“中原领军人才”为代表的人才队伍,指导毕业博士10名,硕士20名,7人次获河南省、ACM郑州分会和大学优博/优硕学位论文。项目实现了任务书要求的全部研究目标,在研究成果和考核指标上,超额完成了任务书的要求。

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  • 1.基于网络表示学习的动态网络异常检测技术研究

    • 关键词:
    • 动态网络;网络表示学习;异常检测;自编码神经网络;霍普菲尔德网络
    • 冯昊
    • 指导老师:战略支援部队信息工程大学 刘琰
    • 学位论文

    动态网络是指随着时间的推移而不断变化的网络,其广泛存在于现实生活中,类似社交网络、通信网络、计算机拓扑网络等都是比较常见的动态网络。动态网络的特点在于其结构会随网络演化过程不断发生变化,在这些变化中可能存在部分异常变化。对动态网络进行异常检测有助于我们及时发现导致异常的事件,防止进一步造成损失。本文以动态网络为研究对象,以网络表示学习为主要途径,检测动态网络异常事件并定位异常节点集。本文的主要工作如下:(1)针对现有图表示学习方法对原始图形结构的学习能力不强的问题,结合频繁子图挖掘相关技术,提出了一种基于N边子图的图表示学习方法。首先在图集中对各图进行N边子图抽取,使用DFSCode编码来对子图进行唯一标识;之后将各图对应的N边子图集输入到doc2vec模型中,获得各个图的向量表示。在真实数据集上进行实验对比,使用机器学习方法对学习到的图的向量表示进行分类,实验证明本文提出的方法在大多数实验数据集上分类准确率有了5%左右的提升。(2)鉴于网络表示学习在捕捉网络结构方面存在的优势,提出了一种基于网络表示学习的动态网络异常事件检测方法。该方法由基于节点自我图的动态网络表示学习和动态网络异常检测策略两部分组成。该方法结合目前流行的神经网络文档向量表示模型,在对动态网络按时间切片处理后生成网络序列,基于节点的邻域特征生成节点序列综合学习节点及网络的向量表示,基于各时间片网络相应的向量表示进行网络相似性度量,识别是否发生了异常事件,在确定异常事件后进而通过节点相似性度量来定位异常事件下的异常节点。在安然邮件数据集和AS级Internet动态网络数据集上进行了实验验证,实验结果证明了该方法的有效性。(3)针对现有的网络表示学习方法在面向加权动态网络时没有学习边与权重的对应关系、在进行异常链接检测时无法有效地识别权重异常的问题,提出了一种针对加权动态网络的网络表示学习方法,该方法通过将权重视为特殊的节点,采用深度自编码神经网络来获得节点的向量表示,可以同时学习网络结构信息与边的权重信息,较传统网络表示学习方法在异常链接检测方面准确率有10%左右的提升。(4)针对动态网络中异常事件传播模式、持续时间的多样性,使得单个时间片网络难以完整地捕获整个异常事件的问题,首次将异常链接与基于全连接神经网络的异常群体检测模型相结合,克服了传统基于全连接神经网络的异常群体检测模型无法识别节点链接结构改变的缺点,有效地提高了异常群体检测的适用性。最后在真实数据集上的进行实验验证,证明了该方法的广泛适用性,不仅可以有效地识别节点通信量突增异常,而且可以有效识别节点链接结构改变异常。

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