Detection of Malicious Code Variants Based on Deep Learning--论文

本文提出了一种新型方法,利用深度学习特别是卷积神经网络(CNN)来改进恶意软件变体的检测。将恶意代码转换为灰度图像,通过CNN进行识别和分类。针对数据不平衡问题,引入了BAT算法进行数据均衡,提高检测模型的性能和泛化能力。

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Abstract–
由于目前的恶意代码识别方法检测精度差,检测速度慢。此论文提出了一种新的利用数据学习来改进恶意软件变体检测的方法。
在以往的研究中,深度学习在图像识别方面表现出了良好的性能,为了实现前面提出的检测方法,可将恶意代码转换为灰度图像,然后,1使用卷积神经网络(简写为CNN,是一种深度学习的算法)对图像进行识别和分类,该网络可以自动提取恶意软件图像的特征。此外,2还利用BAT算法(批量处理)来解决不同恶意软件家族之间的数据不平衡(样本比例失衡)问题。

INTRODUCTION –
作为安全保护的一个关键部分,“发现恶意代码变体”尤其重要,恶意软件检测方法主要包括两种方法:静态检测和动态检测。静态检测通过分解硬件代码并分析其执行逻辑来工作。动态检测通过在安全的虚拟环境或沙盒中执行代码来分析恶意代码的行为 。这两种检测方法都是基于特征的检测方法,首先提取恶意代码的文本或行为特征,然后通过分析这些提取的特征对恶意代码进行检测或分类。但这两种基于特征分析的方法经常被破坏。将恶意软件二进制文件转换为自压缩或唯一结构的二进制文件的模糊技术会阻碍静态特征分析的有效性。动态特征分析经常受到许多为产生不可靠结果而制定的对策的挑战。此外,由于执行环境不符合规则,动态分析可能会忽略某些类型的恶意代码。于是,提出了一种基于图像处理技术的新方法 “恶意软件可视化 ”,而不是专注于恶意软件分类的不可见功能。
这项工作将压缩二进制样本的结构转换为二维灰度图像。然后,将图像特征用于分类。

挑战:1.找到有效和自动提取功能的方法。2.建立一个通用的检测模型,可以处理大量的变体
恶意代码的特征(如静态特征和动态特征)的恶意检测方法。基于各种机器学习技术的更强大的检测方法还使用这些功能来发现恶意代码或其变体。但是,当检测恶意代码变体或未知恶意软件时,这些方法的效率会降低。恶意软件可视化方法可以处理代码模糊问题,但复杂的图像纹理特征提取(如gist和glcm)所需的时间成本较高。此外,这些特征提取方法在暴露于大数据集时也显示出低效率。所以,建立恶意软件检测模型的挑战在于“找到有效和自动提取功能的方法”。此外,数据不平衡问题还带来了另一个挑战。在每年生成的大量恶意软件中,很大一部分包括属于现有恶意代码系列或组的变体。通

### 什么是拜占庭鲁棒联邦学习中的恶意梯度过滤方法? 拜占庭鲁棒联邦学习(Byzantine-robust federated learning)旨在解决分布式机器学习环境中存在的恶意节点问题。这些恶意节点可能会发送错误或误导性的更新,从而破坏全局模型的性能[^1]。为了应对这一挑战,研究人员提出了多种基于恶意梯度过滤的方法来增强系统的安全性。 #### 方法概述 一种常见的策略是利用统计学技术过滤掉异常的梯度更新。例如,在FL中可以采用 **Krum** 或其变体算法来进行梯度筛选。Krum的核心思想是从多个客户端提交的梯度中选出最接近其他梯度的一个作为最终更新向量[^2]。这种方法假设大多数客户端都是诚实的,并且它们之间的梯度应该彼此相似。然而,当存在大量恶意客户端时,简单的多数投票机制可能失效,因此需要更复杂的防御手段。 另一种有效的方式是引入差分隐私与轻量级同态加密相结合的技术方案。该方案不仅能够保护用户数据免受泄露风险,还能抵御来自云服务器的好奇心窥探以及潜在合谋行为的影响。具体而言,通过对每个参与者的贡献施加噪声扰动处理后再进行加密传输,使得即使某些参与者联合起来也无法还原出原始敏感信息。 此外还有针对特定场景下的优化措施,比如对于那些希望从整体模型改进中有利可图但却又担心自己私密资料暴露出去的企业来说,则可通过设置不同类型的客户群体分类管理机制加以平衡利益关系;而对于防范推理攻击方面则需注意防止求解器和验证者之间共享过多细节以免造成额外安全隐患等问题[^3]。 ```python def krum_algorithm(gradients, num_malicious_clients=0): """ Selects the most representative gradient using Krum algorithm. Args: gradients (list): List of client-side computed gradients. num_malicious_clients (int): Number of expected malicious clients. Returns: np.ndarray: Selected gradient vector after applying Krum filter. """ import numpy as np distances = [] n_clients = len(gradients) # Compute pairwise distance matrix among all pairs of gradients for i in range(n_clients): dist_i = sum(np.linalg.norm(g - gradients[i]) for g in gradients if not np.array_equal(g, gradients[i])) distances.append(dist_i) sorted_indices = np.argsort(distances)[:n_clients-num_malicious_clients-2] filtered_gradients = [gradients[idx] for idx in sorted_indices] avg_gradient = np.mean(filtered_gradients, axis=0) return avg_gradient ``` 上述代码片段展示了如何实现基本版的Krum算法用于挑选最优代表梯度的过程。它计算每一对梯度间的欧几里得距离总和并选取最小值对应的那组参数作为输出结果之一。 #### 总结 综上所述,通过协作式的恶意梯度过滤达成拜占庭容错能力是一项复杂而重要的课题。这涉及到多方面的考量因素包括但不限于:选择合适的抗干扰算法框架、合理配置安全防护等级设定等等。未来随着更多实际应用场景需求涌现出来必将推动此领域进一步深入探索与发展。
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