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改进BM模式匹配算法:显著提升IDS性能
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更新于2024-08-29
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本文主要探讨了一种在入侵检测系统(IDS)中应用的高效模式匹配算法——改进的BM(Boyer-Moore)模式匹配算法,即IBM算法。BM算法原本是一种经典的字符串匹配技术,用于在文本串中查找是否存在特定的模式串。原始的BM算法以其预处理和后移策略著称,能够快速跳过已匹配部分,减少不必要的比较。 IBM算法在此基础上进行了创新,它特别关注了模式串的末字符及其在文本串中对应位置的后两个字符的特性。这种独特性被巧妙地利用,通过考虑文本串自身的信息,算法能够更准确地确定模式串的移动方向,即使在出现失配时也能保持较大的移动量。这样做的目的是在确保不遗漏潜在匹配的情况下,尽可能提高匹配过程的效率,从而提升IDS的检测性能。 通过对比实验,文章证明了IBM算法相较于传统的模式匹配算法,如KMP、Rabin-Karp等,在检测速度和匹配效率上具有明显优势。在IDS的实际应用中,这意味着IBM算法可以更快地识别出恶意活动,减少误报和漏报,节省系统资源,提高整体系统的响应能力和可靠性。 此外,文中还提到了模式匹配算法在IDS中的关键作用,它是实时监控网络流量,识别可能的威胁行为的重要手段。IBM算法的优化对于保障网络安全,及时发现和应对潜在威胁具有实际价值。 这篇论文介绍了IBM算法对BM模式匹配技术的改进,展示了其在入侵检测系统中的潜力和优越性,对于提高网络安全防御体系的效能具有重要意义。
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第 28 卷 第 12 期
Vol. 28 No. 12
控 制 与 决 策
Control and Decision
2013 年 12 月
Dec. 2013
一种快速的基于 BM 模式匹配的改进算法
文章编号: 1001-0920 (2013) 12-1855-04
马占飞
1
, 杨树英
2
, 郭广丰
1
(1. 内蒙古科技大学 包头师范学院 计算机系,内蒙古 包头 014030;
2. 包头服务管理职业学校 信息技术系,内蒙古 包头 014030)
摘 要: 模式匹配算法是入侵检测系统 (IDS) 中非常重要的一种算法. 在研究和分析几种常用模式匹配算法的基础
上, 提出一种快速的基于 BM (Boyer-Moore) 模式匹配的改进算法 —– IBM 算法. 该算法充分利用模式串的末字符和
末字符所对应的文本串的后两字符的唯一性, 同时参考文本串本身的信息来提高模式串的移动量, 使得每次失配后,
在保证不丢失匹配成功可能性的前提下尽可能多地向后跳跃. 实验结果表明, 该算法相比其他模式匹配算法, 在检测
性能和匹配效率上均具有很大优势, 并且能够有效地提高 IDS 的检测效率和性能.
关键词: 模式匹配算法;入侵检测系统;IBM 算法;模式串;文本串
中图分类号: TP393.08 文献标志码: A
A fast improved pattern matching algorithm based on BM
MA Zhan-fei
1
, YANG Shu-ying
2
, GUO Guang-feng
1
(1. Department of Computer,Baotou Teachers College,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou
014030,China;2. Department of Information Technology,Baotou Vocational School of Service and Management,
Baotou 014030,China.Correspondent:MA Zhan-fei,E-mail:mazhanfei@163.com)
Abstract:::The pattern matching algorithm is a very important method in the intrusion detection system(IDS). Through
analyzing and studying the characteristics of the BM(Boyer-Moore) algorithm and BMHS algorithm, an improved algorithm
based on BM(IBM) algorithm is proposed. IBM algorithm integrates the merits of other pattern matching algorithms. The
IBM algorithm takes full advantage of the uniqueness of the last character of the pattern string and its corresponding to
the next two characters of text string to determine the moving distance of the pattern string. Meanwhile, it also takes into
account the information of text string itself to increase the amount of move of the pattern string as much as possible, when
the text string and pattern string are mismatch. Theoretical analysis and experimental results show that the IBM algorithm
can significantly decrease the moving time and shorten the pattern matching time than other pattern matching algorithms,
and can effectively improve the detection efficiency and performance of the IDS.
Key words:::pattern matching algorithm;intrusion detection system;improved Boyer-Moore algorithm;pattern
string;text string
0 引引引 言言言
模式匹配是对字符串的一种重要操作
[1]
, 即搜索
指定模式串 𝑃 在正文文本串 𝑇 中的所有出现位置. 模
式匹配算法在数据处理、数据压缩、文本编辑、信息
检索、病毒检测、内容过滤、网络入侵检测和基因检
测等方面得到了广泛应用
[2-4]
. 模式匹配算法根据一
次可匹配模式的多少可分为单模式匹配算法和多模
式匹配算法. 在单模式匹配算法中, 比较著名的有:
BM (Boyer-Moore) 算法
[5]
和 KMP (Knuth Morris Pratt)
算法
[6]
. 一般情况下, BM 算法的检测效率比 KMP 算
法快 3 ∼ 5倍. 目前, 大多数基于规则的入侵检测系统
(IDS) 的检测引擎, 其核心是模式匹配算法, 而且这些
IDS 大多采用单模式匹配算法
[7]
. 在 IDS 中, 通过对网
络数据包进行字符串匹配来判断入侵行为是一项非
常耗时的工作, 尤其在大流量、高带宽的动态网络环
境下, 模式匹配算法效率的高低对检测系统的实时性
和准确性具有至关重要的作用
[8]
. 因此, 研究出一种
更加高效、实用的模式匹配算法具有重要的实际意
收稿日期: 2012-09-04;修回日期: 2012-11-28.
基金项目: 国家自然科学基金项目(61163025);内蒙古自治区自然科学基金项目(2010BS0904);内蒙古自治区高等学
校科学研究基金重点项目(NJ10162);内蒙古自治区高等学校科学研究基金项目(NJZY07116).
作者简介: 马占飞(1973−), 男, 教授, 博士, 从事计算机网络技术与信息安全、人工智能等研究;杨树英(1971−), 女, 副
教授, 硕士, 从事计算机网络技术与信息安全的研究.
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