基于深度神经网络burst特征分析的网站指纹攻击方法

• 作者: 吴蓓 曹利峰 杜学绘 马陈城
• 来源期刊: 计算机研究与发展
• 学科: 工学
• 关键词: 网站指纹攻击 深度神经网络 burst特征分析 Tor匿名网络 网络监管
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 数据驱动网络专题
• 页码范围: 746-766
• 页数: 21页
• 分类号: TP393
• 字数: 14876字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7544∕issn1000-1239.2020.20190860

摘要

以Tor为代表的匿名网络是一种隐匿用户数据传输行为的通信中介网络.不法分子利用匿名网络从事网络犯罪,对网络监管造成了极大的困难.网站指纹攻击技术是破解匿名通信的可行技术,可用于发现基于匿名网络秘密访问敏感网站的内网用户行为,是网络监管的重要手段.神经网络在网站指纹攻击技术上的应用突破了传统方法的性能瓶颈,但现有的研究未充分考虑根据突发流量(burst)特征等Tor流量特征对神经网络结构进行设计,存在网络过于复杂和分析模块冗余导致特征提取和分析不彻底、运行缓慢等问题.在对Tor流量特征进行研究和分析的基础上,设计了轻便的基于一维卷积网络的burst特征提取和分析模块,提出了基于深度神经网络分析burst特征的网站指纹攻击方法.进一步,针对在开放世界场景中仅使用阈值法简单分析指纹向量的不足,设计了基于随机森林算法的指纹向量分析模型.改进后的模型分类准确率达到了99.87％,在缓解概念漂移、绕过网站指纹攻击防御机制、识别Tor隐藏网站、小样本训练模型和运行速度等方面均有优异的性能表现,提高了网站指纹攻击技术应用到真实网络的可实践性.