[发明专利]一种检测器的生成和检测方法

说明书

技术领域

本发明是将生物免疫系统的各种优良特性应用于计算机系统中，主要用于解决计算机病毒防治、网络入侵检测等实际问题，属于生物信息学和计算机科学的交叉技术领域，具体涉及一种检测器的生成和检测方法。 

背景技术

免疫系统保护机体免受外部细菌、病毒等的侵袭，能够识别外来细胞或分子，然后从机体内消除这些有害物质，同时观察身体内异常细胞的出现，并清除已经变异的细胞。免疫细胞所面临的首要问题是如何定义自体/非自体，并进行识别。自体/非自体的识别是一种高效率模式识别问题。 

目前，人工免疫系统的研究包括非自体的识别机制与免疫网络理论两大类，其中最为重要的是1994年，美国新墨西哥大学教授Forrest等人模拟生物免疫系统中T细胞的产生与作用机制时所提出的否定选择方法(NSA)，其中检测器的生成是否定选择方法的关键步骤之一。各国科学家针对人工免疫系统中抗体和抗原的不同表示方式和匹配规则，设计了不同的检测器生成方法。 

根据匹配阈值r和检测器长度l是否发生改变，我们可将否定选择方法中检测器的生成方法分为三大类： 

(1)r和l均不发生改变的检测器生成方法. 

Forrest等人使用的是穷举检测器生成方法，该方法是一种很耗时的方法，其时间复杂度和空间复杂度分别为 和O(l·N_s)，其中P_m为匹配概率，P_f为检测器匹配失败概率，N_s为自体集合大小。我们可以看出检测器的生成时间与自体集合的大小成指数关系，并且容易产生冗余检测器。为了克服这些问题，Patrik等人在1996年提出了线性检测器生成方法和贪心检测器生成方法，前者所耗时间分别与自体集合大小和检测器集合大小呈线性关系，但与匹配阈值r呈指数关系，并仍有冗余；后者可消除冗余，但不能使检测器生成时间最小化。 

(2)r可变，l不变的检测器生成方法. 

2004年，张衡等人提出了一种r可变的检测器生成方法。该方法减小了“漏洞”数量和 产生成熟检测器的迭代次数，使得检测器生成效率有所提高，但由于预检测器是随机生成的，产生一个成熟检测器需要的迭代次数为 (P_D表示任意两个字符串匹配的概率，N_s为自体集合大小)，其迭代次数与自体集合大小呈指数级增长，所需要的时间复杂度仍然很高；当r_c＜l时，仍无法完全解决“漏洞”问题。 

(3)l可变，r不变的检测器生成方法. 

何申等人于2005提出了一种检测器长度l可变的检测器生成方法，该方法消除了“漏洞”区域，使得检测器的检测效率有所提高，但仍然存在冗余检测器问题，并且其检测器的生成是基于L层的R叉树进行查找匹配的，所需要的时间复杂度和空间复杂度仍然很高。 

综上所述，由于原先的抗原、抗体都是以难以处理的二进制字符串的形式表示的，所以目前的检测器生成方法均不同程度地存在检测器生成效率低下、漏洞及冗余检测器问题。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是彻底消除现有技术中生成检测器时存在的“漏洞”区域和冗余检测问题，从而提高检测器的运行效率和识别非自体的能力，提供一种生成效率和检测效率高的检测器生成和检测方法。 

实现本发明目的的技术方案是：一种检测器生成和检测方法，包括： 

步骤1：基于数值区间检测器的生成：包括条件设置，即设置以二进制字符串表示论域、自体、非自体、抗原及抗体的规则，设置判断检测器与抗原是否匹配规则，设置每个成熟检测器的区间； 

步骤2：用检测器检测受保护的数据； 

其特征是，所述匹配规则为：对于任意字符串X＝X₁X₂…X_l，当且仅当其对应的十进制数值落在已定义的区间范围内时，为匹配。 

上述步骤1中条件设置具体包括： 

①论域设置：由所有形为X＝X₁X₂…X_i…X_l(i＝1，2，…，l，X_i∈{0，1})的长度为l的二进制字符串构成。 

②自体设置：人工免疫系统中的合法信息，通常被表示成二进制字符串的形式。 

非自体设置：人工免疫系统中的非法信息，通常也表示成二进制字符串的形式。 

③抗原设置：进入人工免疫系统中的信息，包括自体抗原和非自体抗原。