Интеллектуальные системы

1. Васильев В. И. Интеллектуальные системы защиты информации / В. И. Васильев. – М. : Машиностроение, 2013. – 172 с.
2. Башмаков А.И. Интеллектуальные информационные технологии: Учебн. пособие / А.И. Башмаков, И.А. Башмаков. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 304.
Література:

Стан проблеми та нові рішення.
Види моделей інтелектуальних обчислень.
2. Методи інтелектуальних
обчислень.
Навчальні питання:

1. Стан проблеми та нові рішення.

Застосування інтелектуальних обчислень в системах захисту інформації має на меті суттєве підвищення ефективності їх роботи за рахунок знаходження прихованих правил та закономірностей у мережевих з'єднаннях.
Сучасні підходи до пошуку прихованих зв'язків

Сучасний стан проблеми
Мережеве
з'єднання
запит
відповідь

Нові рішення
Знаходження прихованих правил та закономірностей у мережевих з'єднаннях на сьогодні може здійснюватися на основі сучасних технологій інтелектуального аналізу даних.
Технології інтелектуального аналізу даних в автоматичному режимі забезпечують пошук шаблонів нормальної поведінки системи та шаблонів атак.

Можливий підхід до організації інтелектуального аналізу даних
Дятел
База
даних
сигнатур
ШПЗ
клієнти
Aybo
СИГНАТУРИ
База знань на основі моделей
та методів ІАД
Математична
статистика

інтелектуальний аналіз даних в системах захисту інформації – це процес виявлення з накопичуваних в результаті оброблення мережевих з'єднань наперед невідомих закономірностей для побудови шаблонів поведінки ІКС.
Таким чином,

необхідним атрибутом технології інтелектуального аналізу даних системами захисту інформації в ІКС є клієнт-серверна архітектура системи.
Це забезпечує виконання найбільш трудомістких процедур обробки потоків вхідних даних на високопродуктивному сервері як комп'ютерним вірусологам (“дятлам”), так і роботам (Aybo).
Отже,

2. Види моделей інтелектуальних обчислень.

Модель - система математичних співвідношень, які описують досліджуваний процес або явище.

Види моделей інтелектуальних обчислень
Прогнозуючі
моделі
2. Закономірно
описові
Моделі інтелектуальних
обчислень в СЗІ ІКС

1. Вид моделей: прогнозуючі моделі ІАД
класифікаційні моделі;
регресійні моделі;
моделі прогнозування часових послідовностей (рядів).

2. Вид моделей: закономірно описові
моделі ІАД
кластеризаційні моделі;
моделі асоціацій;
моделі послідовностей.

2.1. Прогнозуючі моделі ІАД в системах захисту інформації ІКС.

Класифікація –
найпоширеніша модель інтелектуального аналізу даних в СЗІ ІКС.
Забезпечує класифікацію тих шаблонів поведінки ІКС, які належать до вже відомих типів кібератак.
Дана функція реалізується тільки за умови аналізу вже класифікованих кібератак та побудованих на їх основі правил класифікації.

Дефініції
МЕТОД КЛАСИФІКАЦІЇ – це правила створення системи класифікаційних угруповань та визначення зв'язків між ними.
ієрархічний фасетний
СИСТЕМА КЛАСИФІКАЦІЇ – це сукупність методів і правил розподілу множини об'єктів на підмножини відповідно до ознак схожості або несхожості.
ОБ'ЄКТ КЛАСИФІКАЦІЇ – елемент класифікаційної множини.
КЛАСИФІКАЦІЙНЕ УГРУПУВАННЯ – підмножина об'єктів, отриманих у результаті класифікації.

Ієрархічний метод класифікації
(послідовний поділ множини об'єктів на підлеглі класифікаційні угрупування)
ПРИНЦИП : множина вхідних об'єктів
послідовно поділяється
на багаторівневі угрупування.
Клас 1- го рівня
Клас j- го рівня

Ієрархічний метод класифікації
Характеристики:
- глибинна (кількість рівнів класифікації);
- ємність (глибина та кількість створених на
кожному рівні угрупувань);
- гнучкістю (пристосований для ручної
обробки та великих масивів даних).
Недоліки:
– жорсткість структури;
– неможливість виявлення об'єктів у разі довільного поєднання ознак.
Переваги: – логічна побудова класифікатора;
– чітке визначення класифікаційних ознак;
– робота з великими масивами даних;
– зручний у використанні.

Фасетний метод класифікації
(паралельний поділ множини об'єктів на незалежні класифікаційні угруповання)
Значення фасет
ФАСЕТИ
Фасета – набір значень однієї ознаки класифікації.
Принцип: система класифікації подається у вигляді переліку
незалежних фасетів, які містять значення
ознак класифікації.
Недоліки: ускладнюється робота з великими масивами даних.
Переваги: гнучка структура класифікації.

РЕГРЕСІЙНИЙ АНАЛІЗ ДАНИХ
(дослідження закономірностей зв'язку між даними)
СУТЬ : встановлення рівняння регресії.
ОДНОФАКТОРНЕ
ДВОФАКТОРНЕ

РЕГРЕСІЙНИЙ АНАЛІЗ ДАНИХ
постановка задачі

РЕГРЕСІЙНИЙ АНАЛІЗ ДАНИХ
розв'язок задачі в загальному вигляді

РЕГРЕСІЙНИЙ АНАЛІЗ ДАНИХ
розв'язок задачі в загальному вигляді

2.2. Закономірно описові моделі ІАД в СЗІ ІКС.

ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
(передбачення поведінки системи в майбутньому)
СУТНІСТЬ – історична інформація (вікна попереднього спостереження), що є особливими ознаками часу: ієрархія періодів (місяць-квартал-рік), особливі відрізки часу (п'яти- шести чи семиденний робочий тиждень), сезонність тощо.

ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
(передбачення поведінки системи в майбутньому)
ДОБА-ПІВРОКУ

ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
(передбачення поведінки системи в майбутньому)
МІСЯЦЬ-ПІВРОКУ

ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
(постановка задачі)

ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
(постановка задачі)
Графова модель шаблонів поведінки Web-сервера Apache 2.2.10 (Linux|SUSE):
а – шаблон нормальної поведінки;
б – шаблон атаки
Модель шаблона нормальної поведінки:
Модель шаблона атаки:
.

ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
(постановка задачі)

КЛАСТЕРИЗАЦІЯ
(розбиття даних на групи)

КЛАСТЕРИЗАЦІЯ
(постановка задачі)

КЛАСТЕРИЗАЦІЯ
(алгоритм розв'язку)

АСОЦІАЦІЯ
(знаходження трендів (однакових) ділянок)
ТРЕНД (з англ. Trend - тенденція) - основна тенденція зміни часового ряду.
Тренди описують лінійними, логарифмічними, показниковими та ін. рівняннями.
ПРИНЦИП ВСТАНОВЛЕННЯ ТИПУ ТРЕНДА – підбір його функціональної моделі статистичними методами або згладжуванням вихідного часового ряду.

АСОЦІАЦІЯ
(методи знаходження трендів)
Параметричні – тренд описується гладкою функцією.
Непараметричні – методи
згладжування вихідного
ряду.
ЛІНЕАРИЗАЦІЯ
НА ОСНОВІ МНК
ЕКСПОНЕНЦІАЛЬНЕ
ЗГЛАДЖУВАННЯ

ПОСЛІДОВНІСТЬ
(знаходження нового знання в базах даних)
Числові
Функціональні

3. Методи інтелектуальних обчислень.

БАЗОВІ МЕТОДИ
нейронні мережі;
дерева рішень;
системи міркування на основі аналогічних випадків;
алгоритми визначення асоціацій і послідовностей;
нечітка логіка;
генетичні алгоритми;
еволюційне програмування;
візуалізація даних.

ДЕРЕВА РІШЕНЬ
(задачі чисельного прогнозу)
СУТЬ: створення ієрархічної структури ЯКЩО … ТОДІ
у вигляді “дерева”.
ПРИКЛАД:
ЯКЩО 20> 1 ТОДІ
НІ
ТАК
ВІДНЕСТИ
ДО КЛАСУ
ПРОБЛЕМА ЗНАЧИМОСТІ

СИСТЕМИ МІРКУВАННЯ НА ОСНОВІ АНАЛОГІЧНИХ ВИПАДКІВ (“метод найближчого сусіда”)
СУТЬ: обчислення здійснюється за аналогом до ситуацій.
Недолік: не створюють ні моделей ні правил;
незрозумілість у виборі аналогів.
Перевага: застосовуються для обчислення при створенні різнотипних ІСЗІ.

АЛГОРИТМИ ВИЗНАЧЕННЯ АСОЦІАЦІЙ
І ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
Алгоритми виявлення асоціацій знаходять правила
для обчислення характеристик зображень,
що поступають на вхід ІСЗІ.
Характеристики асоціацій
Довірчість
Потужність
Це дозволяє працювати з серією подій для знаходження послідовних асоціацій протягом деякого періоду часу.
Послідовність - це теж асоціація, але залежна від часу.

ЕВОЛЮЦІЙНЕ ПРОГРАМУВАННЯ
(формування гіпотез на мові програмування)
Суть – система знаходить програму, вносить в неї
модифікації й здійснює обчислення.
Спеціальний транслюючий модуль, переводить знайдені залежності з внутрішньої мови системи на зрозумілу користувачу мову (математичні формули, таблиці тощо).
Метод групового урахування аргументів (МГУА) –
залежності шукають у формі поліномів.