شماره ركورد
34949
پديد آورنده
احسان زواره
عنوان
طراحي و پيادهسازي سامانه هوشمند تشخيص حملات DDoS در شبكههاي نرمافزارمحور (SDN) با استفاده از يادگيري ماشين و تحليل آنتروپي اطلاعات
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر- شبكه هاي كامپيوتري
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1404/06/31
استاد راهنما
دكتر ناصر مزيني
استاد مشاور
دكتر احمد اكبري
دانشكده
مهندسي كامپيوتر
چكيده
چكيده
اين پژوهش با هدف ارائهي چارچوبي هوشمند براي تشخيص حملات محرومسازي از سرويس (DDoS) در شبكههاي نرمافزارمحور (SDN) با بهرهگيري از الگوريتمهاي يادگيري ماشين انجام شده است. با توجه به آسيبپذيري بالاي معماري متمركز SDN در برابر اين نوع حملات، روشهاي سنتي تشخيص ناهنجاري قادر به شناسايي رفتارهاي پيچيده و پوياي ترافيك نيستند.
در اين تحقيق، با تركيب شاخصهاي آماري مبتني بر آنتروپي، مانند آنتروپي اطلاعات (Information Entropy) و مدلهاي يادگيري ماشين، چارچوبي طراحي شد كه قادر است الگوهاي رفتاري ترافيك شبكه را تحليل و حملات را در مراحل اوليه شناسايي كند. محيط آزمايشي با استفاده از Mininet شبيهسازي و ترافيك نرمال و مخرب به كمك ابزار Scapy توليد گرديد. دادههاي حاصل از جريانهاي شبكه شامل ويژگيهايي نظير تعداد آدرسهاي IP منحصربهفرد، نرخ ارسال بستهها و مقادير آنتروپي استخراج و پيشپردازش شدند.
چهار الگوريتم Random Forest (RF)، SVM، KNN و MLP آموزش داده شده و عملكرد آنها بر اساس معيارهاي دقت (Accuracy)، نرخ تشخيص (Recall) و زمان پردازش مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد الگوريتم Random Forest با دقت 98٫6٪، نرخ تشخيص 99٫2٪ و كمترين زمان پاسخ (72 ميليثانيه) بهعنوان مدل برتر انتخاب شد. بهكارگيري ويژگيهاي مبتني بر آنتروپي بهعنوان شاخص تشخيصي، نرخ هشدارهاي كاذب را به 1٫2٪ كاهش داده و موجب بهبود قابلتوجه كارايي سامانه گرديد. همچنين تحليل تغييرات آنتروپي در ترافيك نرمال (3٫4 تا 4٫2 بيت) و ترافيك حمله (كمتر از 2 بيت) نشان داد اين شاخص در شناسايي سريع ناهنجاريها بسيار مؤثر است.
نتايج حاصل نشان ميدهد چارچوب تركيبي ارائهشده ميتواند بهعنوان گامي مؤثر در جهت افزايش امنيت شبكههاي نرمافزارمحور و پايهاي مستحكم براي توسعهي سامانههاي تشخيص بلادرنگ در معماريهاي شبكهي نسل جديد مورد استفاده قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/28
عنوان به انگليسي
Design and Implementation of an Intelligent DDoS Attack Detection System in Software-Defined Networks Using Machine Learning and Information Entropy Analysis
تاريخ بهره برداري
6/13/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
احسان زواره
چكيده به لاتين
Abstract
This study aims to present an intelligent framework for detecting Distributed Denial of Service (DDoS) attacks in Software-Defined Networking (SDN) environments using machine learning algorithms. Due to the high vulnerability of the centralized SDN architecture to such attacks, traditional anomaly detection methods are not capable of effectively identifying the complex and dynamic behavior of network traffic.
In this research, by combining entropy-based statistical indicators such as Information Entropy with machine learning models, a framework is designed that can analyze network traffic behavior patterns and detect attacks at early stages. The experimental environment is emulated using Mininet, and normal as well as malicious traffic is generated with the Scapy tool. The resulting flow-level data, including features such as the number of unique IP addresses, packet transmission rate, and entropy values, are extracted and preprocessed.
Four algorithms—Random Forest (RF), SVM, KNN, and MLP—are trained, and their performance is evaluated based on Accuracy, Recall, and processing time. The results show that the Random Forest algorithm, with an accuracy of 98.6%, a detection rate (Recall) of 99.2%, and the minimum response time of 72 ms, outperforms the other models. Employing entropy-based features as detection indicators reduces the false positive rate to 1.2% and leads to a significant improvement in the effectiveness of the system. Furthermore, analysis of entropy variations in normal traffic (3.4–4.2 bits) and attack traffic (below 2 bits) demonstrates the high efficiency of this metric in rapid anomaly detection.
The obtained results indicate that the proposed hybrid framework can be considered as an effective step toward enhancing the security of software-defined networks and provides a solid basis for the development of real-time intrusion detection systems in next-generation network architectures.
كليدواژه هاي فارسي
شبكه نرمافزارمحور , يادگيري ماشين , آنتروپي اطلاعات , امنيت شبكه
كليدواژه هاي لاتين
Software-Defined Networking (SDN) , DDoS , Machine Learning , Information Entropy , Random Forest
Author
Ehsan Zavareh
SuperVisor
Dr.Mozayeni