OpenDaylight与Mininet应用实战之复杂网络验证(五)
基于深度学习的网络入侵检测系统设计与实现
基于深度学习的网络入侵检测系统设计与实现目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 相关工作综述 (3)1.3 目标与目的 (5)2. 现有入侵检测系统的局限性与挑战 (6)2.1 传统入侵检测系统的不足 (7)2.2 深度学习在网络安全领域的应用 (8)2.3 现有深度学习入侵检测系统的挑战 (9)3. 系统架构设计与实现 (10)3.1 系统整体框架 (12)3.1.1 数据采集模块 (13)3.1.2 数据预处理模块 (14)3.1.3 模型训练模块 (16)3.1.4 模型部署模块 (17)3.2 网络入侵数据特征提取 (19)3.2.1 深度特征提取 (20)3.2.2 传统特征与深度特征融合 (21)3.3 深度学习模型选择与训练 (23)3.3.1 常用深度学习模型 (25)3.3.2 模型训练策略与参数选择 (26)3.4 模型评估与性能指标 (28)3.4.1 准确率、召回率、F1score等指标 (30)3.4.2 性能评价方法与标准 (31)4. 实验环境与结果分析 (32)4.1 实验平台搭建 (34)4.2 实验数据集 (35)4.3 实验结果与讨论 (37)4.3.1 模型精度比较及分析 (38)4.3.2 模型对不同攻击类型的检测性能 (40)5. 结论与展望 (41)5.1 研究成果总结 (42)5.2 系统局限性及未来工作方向 (43)1. 内容概要内容概要。
NIDS)。
该系统利用深度学习算法对网络流量进行分析，识别并分类潜在的网络入侵行为。
我们将介绍网络入侵检测的需求背景和当前技术趋势，并概述传统入侵检测系统的局限性以及深度学习技术的优势。
将详细阐述系统的架构设计，包括数据采集与预处理、特征提取、模型构建、检测与分类以及结果可视化等部分。
我们将探讨常用的深度学习模型，例如卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)在入侵检测领域的应用，并分析不同模型的优缺点。
lenet5应用实例
lenet5应用实例
LeNet-5是一种经典的卷积神经网络架构，最初由Yann LeCun 等人在1998年提出，用于手写数字识别任务。
它被广泛应用于数字识别、图像分类等领域。
下面我将从多个角度给出LeNet-5的应用实例。
1. 手写数字识别，LeNet-5最初是为了解决手写数字识别问题而设计的。
它在MNIST数据集上取得了很好的效果，成为了早期数字识别任务的经典模型。
LeNet-5的应用实例包括自动识别支票上的手写数字、银行卡上的卡号识别等。
2. 物体识别，除了手写数字识别外，LeNet-5也被应用于物体识别任务。
通过对图像进行卷积和池化操作，LeNet-5可以有效地提取图像特征，从而用于识别不同类别的物体，例如交通标志、人脸识别等。
3. 文字识别，LeNet-5的卷积结构也使得它适用于文字识别任务。
例如，可以将LeNet-5应用于识别车牌上的文字、自动识别手写的地址信息等。
4. 医学图像分析，LeNet-5也被应用于医学图像分析领域，例如X光片的识别、病理图像的分析等。
通过LeNet-5对医学图像进行特征提取和分类，可以帮助医生进行疾病诊断和治疗。
5. 智能驾驶，LeNet-5的应用还延伸到智能驾驶领域，例如通过LeNet-5对道路标志、行人、车辆等进行识别，以实现自动驾驶和交通管理等功能。
总之，LeNet-5作为卷积神经网络的先驱之一，在数字识别、物体识别、文字识别、医学图像分析、智能驾驶等领域都有着广泛的应用实例。
其经典的网络结构和有效的特征提取能力使得它成为了深度学习领域的重要里程碑之一。
lenet-5计算题验证码识别算法
LeNet-5是由Yann LeCun等人于1998年提出的一个经典的卷积神经网络结构，主要用于手写数字识别（MNIST数据集）。
LeNet-5包含两个卷积层、两个池化层和两个全连接层。
以下是LeNet-5的计算过程：1. **输入层**：输入一张32x32的手写数字图片，将其展平成一个1x1x32x32的特征向量。
2. **卷积层C1**：使用6个3x3的卷积核（即滤波器）进行卷积运算，步长为1，不进行填充，输出6个特征图。
卷积核大小、步长以及输出的特征图大小都可以根据实际需求进行调整。
卷积运算的目的是将输入特征图中的局部像素组合起来，形成新的特征。
3. **池化层S2**：对C1层的输出进行2x2的最大池化操作，步长为2，不进行填充。
池化操作可以降低特征图的维度，减少计算复杂度。
4. **卷积层C3**：使用16个3x3的卷积核进行卷积运算，步长为1，不进行填充，输出16个特征图。
5. **池化层S4**：对C3层的输出进行2x2的最大池化操作，步长为2，不进行填充。
6. **全连接层FC5**：将S4层的输出展平成一个1x1x16x10的特征向量，然后输入到全连接层中。
全连接层中的神经元个数为10，每个神经元的输出值对应于一个数字的预测值。
7. **输出层**：将FC5层的输出经过softmax激活函数归一化后，得到一个1x10的向量，其中每个元素表示对应数字的概率。
选择概率最大的元素对应的数字作为预测结果。
LeNet-5的计算过程中涉及到的数学运算包括卷积运算、池化运算、全连接运算以及softmax激活函数。
这些运算都可以通过矩阵乘法、加法和激活函数等基本运算实现。
在实现LeNet-5的过程中，可以使用现有的深度学习框架（如TensorFlow、PyTorch等）来构建和训练模型，也可以手动编写代码实现这些运算。
OpenDaylight与Mininet应用实战_流表操作(三)
OpenDaylight与Mininet应用实战_流表操作本文简要介绍在虚拟机环境下，主要是针对openvswitch的流表操作，目的是熟悉添加删除流表的命令及设备通信的原理。
1流表作用在SDN环境下，当交换机收到一个数据包并且交换机中没有与该数据包匹配的流表项时，交换机将此数据包发送给控制器，由控制器决策数据包如何处理。
控制器下发决策后，交换机根据控制器下发的信息来进行数据包的处理，即转发或者丢弃该数据包。
我们可以通过对流表操作来控制交换机的转发行为。
下面简单介绍一下流表的基本操作。
2环境准备需要前两个专题中装好ODL和Mininet的虚拟机环境。
3Mininet连接OpenDaylight控制器首先我们在已安装有相关环境的虚拟机终端中启动OpenDaylight（以下简称ODL）和Mininet，Mininet创建一个默认树形拓扑并选择Mininet的控制器为ODL。
ODL启动详见ODL与Mininet应用实战之基本环境搭建（一）。
#mn–switch ovsk–controller=remote,ip=[ODL_IP],port=6633[默认端口]在ODL的Web界面中我们可以看到已连接上ODL的交换机。
4流表简单操作新建一个终端查看当前交换机上的流表，返回值应为空。
root@ubuntu:/#ovs-ofctl dump-flows s1NXST_FLOW reply(xid=0x4):在Mininet中pingall一下mininet>pingall***Ping:testing ping reachabilityh1->h2h2->h1***Results:0%dropped(0/2lost)此时再查看交换机s1中流表应为两条。
root@ubuntu:/#ovs-ofctl dump-flows s1NXST_FLOW reply(xid=0x4):cookie=0x0,duration=76.445s,table=0,n_packets=0,n_bytes=0, priority=1,ip,nw_dst=10.0.0.2actions=mod_dl_dst:4a:d3:cf:8c:cc:4c,output:2 cookie=0x0,duration=76.49s,table=0,n_packets=2,n_bytes=196, priority=1,ip,nw_dst=10.0.0.1actions=mod_dl_dst:46:bc:5d:64:2f:06,output:1我们看到每条流规则由一系列字段组成，分为基本字段、条件字段和动作字段三部分。
lenet-5计算题验证码识别算法缺点与改进
一、介绍1.1 LeNet-5介绍LeNet-5是一个深度学习算法，最初用于手写数字的识别。
它是由Yann LeCun在1998年提出的，是最早的CNN(Convolutional Neural Network)之一。
LeNet-5由卷积层、池化层和全连接层组成，是一个经典的神经网络结构。
二、Lenet-5计算题验证码识别算法2.1 应用场景Lenet-5算法在验证码识别领域有着广泛的应用，特别是在计算题验证码的识别上。
计算题验证码是一种常见的防止恶意注册、刷票等行为的手段，其识别及破解一直是研究热点和难点之一。
2.2 算法原理Lenet-5算法通过卷积核、池化层和全连接层等组件，对输入的验证码图片进行特征提取和分类识别。
其原理是通过学习特征提取，将输入的验证码图片映射到对应的类别，从而实现验证码的识别功能。
三、Lenet-5算法在计算题验证码识别中的缺点3.1 对噪声敏感Lenet-5算法在处理计算题验证码时，对噪声比较敏感。
由于验证码图片通常会受到干扰线、杂色等噪声的影响，导致Lenet-5算法的识别效果较差。
3.2 对变形不鲁棒计算题验证码通常会包含一定的变形，例如旋转、缩放等操作，而Lenet-5算法对于这种变形的鲁棒性不够，容易导致识别错误。
3.3 对复杂验证码识别困难随着验证码识别技术的不断升级，一些复杂的验证码出现了，例如字体变形、干扰线加密等，Lenet-5算法对这类复杂验证码的识别能力较弱。
四、Lenet-5算法在计算题验证码识别中的改进4.1 引入更深的网络结构为了提高对复杂验证码的识别能力，可以考虑在Lenet-5基础上引入更深的网络结构，例如增加卷积层和池化层。
4.2 数据增强通过对训练数据进行旋转、缩放、加噪声等处理，可以提高模型对噪声、变形等干扰的鲁棒性，从而提升识别准确率。
4.3 迁移学习利用预训练的模型参数，对Lenet-5进行迁移学习，从而提高模型在识别计算题验证码时的表现。
软件定义网络的开源实现平台和工具介绍(Ⅰ)
软件定义网络的开源实现平台和工具介绍随着信息技术的不断发展，网络已经成为我们日常生活和工作中不可或缺的一部分。
在传统的网络架构中，网络设备的控制和数据转发是紧密耦合的，这就限制了网络的灵活性和创新性。
软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）作为一种新的网络架构，通过将网络设备的控制平面从数据转发平面中分离出来，使得网络能够更加灵活、可编程和可管理。
为了实现SDN，需要一些开源的实现平台和工具来帮助用户快速搭建SDN网络并进行管理和编程。
本文将介绍几种常用的软件定义网络的开源实现平台和工具。
1. OpenDaylightOpenDaylight是一个由Linux基金会主持的开源项目，旨在创建一个开放平台，以加速软件定义网络和网络功能虚拟化的发展。
OpenDaylight提供了丰富的SDN控制器功能，包括流表管理、拓扑发现、网络编程接口等。
它的模块化架构使得用户可以根据自己的需求选择和定制所需的功能模块，从而实现个性化的SDN网络。
2. ONOSONOS（Open Network Operating System）是一个由主导开发的开源SDN控制器平台。
它的目标是创建一个开放的、高性能的SDN控制器，以支持大规模的网络部署和多租户应用。
ONOS提供了丰富的网络编程接口和应用程序框架，使得开发者能够快速开发和部署自己的SDN应用。
3. RyuRyu是一个轻量级的SDN控制器平台，它基于Python语言开发，具有简单、灵活和可扩展的特点。
Ryu提供了丰富的模块和库，包括OpenFlow协议库、网络拓扑库、虚拟交换机库等，使得用户可以轻松地开发自己的SDN应用和控制逻辑。
4. MininetMininet是一个用于快速创建SDN网络的开源工具，它可以在一台普通的计算机上模拟出一个包括交换机、路由器和主机在内的完整的SDN网络环境。
Mininet支持OpenFlow协议，用户可以通过Python进行自定义的控制和编程，从而实现对SDN网络的快速测试和验证。
OpenDaylight指南
OpenDaylight 指南最新版: yeasy@github 更新历史: V0.6: 2014-02-18 增加对 MD-SAL 的分析； V0.5: 2013-12-30 增加对 VTN 项目的分析； 部分格式调整。
V0.4: 2013-08-22 添加如何在控制台调用 bundle 方法。
V0.3: 2013-08-20 添加增量项目编译说明； 优化结构。
V0.2: 2013-07-14 完成用户安装运行和开发环境部署。
V0.1: 2013-07-10 完成框架。
第1章 第2章概述 ...........................................................................................................................4 控制器安装运行 ........................................................................................................5 2.1 环境配置 ....................................................................................................................5 2.2 安装和使用 ................................................................................................................5 获取源码 ............................................................................................................5 2.2.1 2.2.2 编译运行 ............................................................................................................5 常见运行问题.....................................................................................................6 2.2.3 2.2.4 使用 Mininet 测试 ..............................................................................................6 第 3 章 开发环境 ..................................................................................................................11 3.1 概述 .........................................................................................................................11 架构原则 ..................................................................................................................11 3.2 架构框架 ..................................................................................................................12 3.3 3.3.1 框架概述 ..........................................................................................................12 3.3.2 功能概述 ..........................................................................................................12 3.4 开发框架概述 ..........................................................................................................18 开发和更新代码 ......................................................................................................18 3.5 3.5.1 通过 CLI...........................................................................................................18 3.5.2 通过 Eclipse......................................................................................................20 3.5.3 在 OSGi 控制台中调用方法 .............................................................................20 3.6 示例应用 ..................................................................................................................203.6.1 3.6.2 3.6.3第 章Simple Forwarding Application .........................................................................20 Statistics Application .........................................................................................20 Load Balancer Application ................................................................................26 ......................................................................................................................29 3.7 3.7.1 C .......................................................................................................29 3.7.2 .NET .................................................................................................30 3.7.3 Java ...................................................................................................30 3.7.4 Java JSON .........................................................................................31 3.7.5 Objective C .......................................................................................31 3.8 REST ....................................................................................................32 3.8.1 Topology REST APIs ........................................................................................32 3.8.2 Host Tracker REST APIs ...................................................................................32 3.8.3 Flow Programmer REST APIs ...........................................................................32 3.8.4 Static Routing REST APIs .................................................................................33 3.8.5 Statistics REST APIs .........................................................................................33 3.8.6 Subnets REST APIs...........................................................................................33 3.8.7 Switch Manager REST APIs..............................................................................33 3.9 Java API ...................................................................................................................33 3.10 .........................................................................................................................33 3.11 ..................................................................................................................33 4 VTN .........................................................................................................................34 4.1 .........................................................................................................................34 4.1.1 ..................................................................................................................34 4.1.2 ..................................................................................................................34 4.2 ..............................................................................................................35 4.3 .........................................................................................................................36 4.3.1 vBridge .............................................................................................................36 4.3.2 vRouter .............................................................................................................36库函数 客户端库 客户端库 客户端库 客户端库 客户端库 调用和认证拓扑 集成测试 概念 场景 术语 物理网映射 功能4.44.54.6流过滤 ..............................................................................................................36 多控制器合作...................................................................................................36 北向 API...........................................................................................................37 安装 .........................................................................................................................39 4.4.1 VTN Coordinator 安装运行 ..............................................................................39 4.4.2 VTN Manager 安装运行 ...................................................................................41 虚拟化版本 ..............................................................................................................45 4.5.1 安装 VTN Coordinator......................................................................................45 4.5.2 运行 VTN Coordinator......................................................................................45 实现 .........................................................................................................................46 4.6.1 整体架构 ..........................................................................................................464.3.3 4.3.4 4.3.5 4.6.2 4.6.3 4.6.4VTN Manager ...................................................................................................46 VTN Coordinator ..............................................................................................46 VTN Coordinator REST Reference....................................................................54第1章 概述OpenDaylight 6 Bootstrap OpenDaylight Controller OpenDaylight N etwork Virtualization Platform OpenDaylight Virtual Tenant Network (VTN) Open DOVE OpenFl ow Plugin Affinity Metadata Service 9 Incubation YANG Tools LISP Flow Map ping OVSDB Integration OpenFlow Protocol Library BGP-LS/PCEP Defense4All SNMP4S DN dlux - openDayLight User eXperience SDN Simulation Platform、 、、项目目前包括 个 项目： 、 、 、 ，以及 个 项目： 、 、 、 、 、 、 。
OpenDaylight与Mininet应用实战之OpenFlow1.0协议分析
OpenDaylight与Mininet应用实战之OpenFlow1.0协议分析继本专题基本环境搭建（一）之后，本文在此基础上熟悉平台操作，以及通过wireshark 抓包工具分析OpenFlow（以下简写为OF）协议。
具体的OF官方协议及白皮书可在资料库栏目中下载阅读。
注：此文涉及的环境仅支持OF1.0版本，对于OF1.2、OF1.3版本可用其他平台测试，后续会另做专题讨论。
1打开wireshark并创建拓扑按照章节一搭建平台，启动ODL，并打开wireshark。
进入装有Mininet的VM，通过mn命令指定网络拓扑及指定此ODL控制器。
Mininet创建网络拓扑命令：此命令通过Mininet模拟创建一个含有两个交换机（Open vSwitch，以下简写为OVS）和两个主机的网络拓扑，其中192.168.5.203为ODL的IP，6633为ODL的默认端口，网络拓扑如下图所示：2查看网络在Mininet中通过操作网络命令，可以查看OVS间及OVS与主机间的连接关系，也可以查看Mininet是否远程连接控制器。
例如，通过nodes命令可以查看网络中所有的节点。
通过net命令可以查看并确认网络连接关系是否与预期一致以及节点信息，且可以了解具体的连接端口信息。
通过下面的dump命令可以看出，交换机通过远程方式连接到控制器，且能看到控制器的IP 和PORT。
3抓包并分析协议通过wireshark抓包可以直接看到控制器与OVS交换机的通信过程，下面分析该流程中的OF消息。
此专题应用的是直接支持OpenFlow协议的wireshark官网Stable Release(1.12.1)版本。
3.1建立连接控制器与交换机之间的OpenFlow协议是应用于TCP传输层上，所以解析应用层。
他们首先发送hello消息，建立初始化连接，协商使用的OpenFlow协议版本。
由下图可知，ODL与Mininet之间应用的是OpenFlow1.0版本协议（其他1.2、1.3协议会在协议OpenFlow 后面标识）。
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OpenDaylight与Mininet应用实战之复杂网络验证（五）
1多交换机的测试
Mininet中本身就支持多交换机网络拓扑的模拟创建，可通过Python API自定义拓扑创建满足使用者在仿真过程中的多方位需求。
下面举出具体示例验证多交换机支持：
执行此条命令后，查看ODL的Web界面显示的网络拓扑。
界面拓扑显示如下：
对所有的虚拟host之间进行互ping操作，通过pingall命令，验证主机间的连通性，继而可验证支持多交换机的功能。
由pingall显示的结果可看出，主机间能够互相通信，且将数据包的流转发给交换机，并由交换机上报给ODL控制器来下发流表使主机通信。
主机通信过程中可查看交换机的流表信息及本身信息。
由交换机流表信息显示可知，控制器通过策略将流表下发到交换机中，使主机发出的数据包转发到下一目的地址。
每个交换机查看信息的端口都不同，从第一个交换机端口号为6634开始，以后每一个交换机依次在之前交换机端口号的基础上加1，如第二个交换机的端口为6635。
其他交换机的流表信息及自身设备信息可根据此说明进行查看。
2多控制器的测试
多控制器验证支持测试包括两种情况：
■OpenFlow网络中多个同一类型的控制器；
■OpenFlow网络中多个不同类型的控制器；
2.1多个同一类型的控制器验证
测试OpenFlow网络中多个同一类型的controller，比如OpenDaylight，多个ODL之间通过
OpenFlow1.0协议标准交互。
通过Mininet验证，在Mininet中模拟创建的OvS交换机不能指定连接多个控制器，且在同一个Mininet中创建的多个交换机不能指定不同的控制器。
所以在验证交换机被多个同一类型的控制器管控时，不能通过用Mininet来验证，但是可通过真实交换机来验证。
如，在真实交换机中设置连接此文中的ODL控制器及另一个ODL控制器，命令为：
连接两个相同类型的ODL控制器，其中192.168.5.203为上述实验使用的控制器，192.168.5.111为另外安装使用的ODL控制器。
通过执行如下命令查看交换机连接的控制器信息。
is_connected:true表示交换机都成功连接上控制器。
交换机连接到这两个控制器后，控制器通过设备拓扑管理也可以发现此交换机，同时控制器管控存在主备关系，但控制器都可对交换机进行管控、下发流表等操作。
通过真实OpenFlow交换机连接多个控制器，可以实施，且已经验证，控制器和控制器之间存在主备关系，多控制器都可以对连接的交换机进行管控。
2.2多个不同类型的控制器验证
在OpenFlow网络中多个不同类型的controller，比如同时存在NOX和ODL，它们之间如果遵循OpenFlow协议标准的话，也是能够协作工作的。
多个不同类型的控制器管控交换机与2.1小节是同样的道理。
如，在真实交换机中设置连接此文中的ODL控制器及其他另一个不同类型的控制器，如POX，命令为：
连接两个不同控制器，其中192.168.5.203为上述实验使用的控制器，192.168.5.111为另外安装使用的POX控制器。
经试验验证，ODL与POX都遵循OF1.0版本的协议标准，所以在复杂网络多控制器情况下，只要控制器遵循相同的标准规范，控制器之间可进行对网络的通信管理等。
此处实验结果与2.1节一致。
交换机连接这两个控制器后，控制器管控存在主备关系，但控制器都可对交换机进行管控、下发流表等操作。
3总结
本文主要对复杂网络多交换机及多控制器的支持验证。
因Mininet现在无法模拟多控制器管控一个交换机的情况，所以本专题还是侧重对多交换机的管控实验。
至此，OpenDaylight 与Mininet应用实战专题将结束，有介绍不到位或者有疑问的地方请多多指教，互相交流。
谢谢！。