面向社會(huì)化推薦的托攻擊及檢測(cè)研究
社會(huì)化推薦利用社交關(guān)系緩解基于評(píng)分驅(qū)動(dòng)的推薦系統(tǒng)中存在的稀疏性與冷啟動(dòng)等問題,然而推薦系統(tǒng)開放性的特點(diǎn)使其易受托攻擊的嚴(yán)重影響。托攻擊者通過注入虛假信息操縱推薦結(jié)果,影響推薦系統(tǒng)的公正性。針對(duì)此問題,《面向社會(huì)化推薦的托攻擊及檢測(cè)研究》完成四方面工作:一是分析社會(huì)化推薦中可能的托攻擊形式,提出托攻擊模型;二是在檢測(cè)注入評(píng)分的攻擊時(shí),從選擇行為分析入手,提出基于流行度的分類特征;三是在檢測(cè)注入關(guān)系的攻擊者時(shí),使用基于拉普拉斯的特征提取方法,對(duì)用戶的高維特征進(jìn)行無(wú)監(jiān)督提;四是在評(píng)分與關(guān)系特征上分別訓(xùn)練分類器,基于半監(jiān)督協(xié)同訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)社會(huì)化推薦中的托攻擊檢測(cè)。
《面向社會(huì)化推薦的托攻擊及檢測(cè)研究》適合作為相關(guān)專業(yè)研究生、本科生及業(yè)界人員的參考書。
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隨著電子商務(wù)零售業(yè)的迅猛發(fā)展和社交網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的興起,以用戶間社交關(guān)系作為額外輸入的社會(huì)化推薦系統(tǒng)成為新的研究方向。社會(huì)化推薦系統(tǒng)基于社交關(guān)系體現(xiàn)用戶間相似性這一假設(shè),對(duì)解決傳統(tǒng)推薦系統(tǒng)中存在的冷啟動(dòng)問題和提高推薦結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要作用。但社會(huì)化推薦系統(tǒng)天然開放性的特點(diǎn),使其容易受到托攻擊者注入虛假欺騙信息(虛假評(píng)分或虛假關(guān)系等)的影響。此類攻擊稱為“托攻擊”,托攻擊嚴(yán)重影響了推薦結(jié)果的公正性和真實(shí)性,降低了用戶對(duì)系統(tǒng)的信任度。
社會(huì)化推薦系統(tǒng)可以看成傳統(tǒng)推薦系統(tǒng)與在線社交網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物,F(xiàn)有研究大多關(guān)注評(píng)分驅(qū)動(dòng)的推薦系統(tǒng)或關(guān)系驅(qū)動(dòng)的社交網(wǎng)絡(luò)中托攻擊的檢測(cè)問題,而較少關(guān)注同時(shí)受評(píng)分和關(guān)系驅(qū)動(dòng)的社會(huì)化推薦系統(tǒng)可能受到的攻擊形式與檢測(cè)手段。針對(duì)現(xiàn)有研究的不足,本書首先對(duì)社會(huì)化推薦系統(tǒng)中的托攻擊者的行為方式進(jìn)行建模,然后提出用于檢測(cè)推薦系統(tǒng)與社交網(wǎng)絡(luò)中虛假欺騙信息的特征提取方法,進(jìn)而得到社會(huì)化推薦系統(tǒng)中的托攻擊檢測(cè)技術(shù)。本書分別從以下幾個(gè)方面展開研究。
。1)構(gòu)建面向社會(huì)化推薦系統(tǒng)的托攻擊模型,并從攻擊成本與攻擊效果角度對(duì)所提模型進(jìn)行分析。托攻擊模型是托攻擊者向系統(tǒng)注入虛假用戶概貌的手段。通過分析現(xiàn)有社會(huì)化推薦技術(shù)的工作原理,歸納出托攻擊者可能的攻擊形式,從而提出托攻擊模型。然后分析攻擊模型對(duì)推薦結(jié)果的影響,得到所提托攻擊模型對(duì)社會(huì)化推薦系統(tǒng)的攻擊效果。
。2)針對(duì)評(píng)分驅(qū)動(dòng)的推薦系統(tǒng)中的托攻擊問題,提出一種基于流行度分類特征的托攻擊檢測(cè)方法。推薦系統(tǒng)中托攻擊者通過注入虛假評(píng)分影響推薦結(jié)果,傳統(tǒng)方法大多從托攻擊者的評(píng)分方式入手,此類方法難以對(duì)新形式攻擊進(jìn)行檢測(cè)。為了解決這個(gè)問題,從托攻擊者與正常用戶不同的項(xiàng)目選擇行為入手,分析用戶概貌中項(xiàng)目流行度分布存在的差異,得到用于檢測(cè)推薦系統(tǒng)托攻擊的特征提取方法,最后結(jié)合分類器對(duì)推薦系統(tǒng)中的托攻擊進(jìn)行檢測(cè)。
(3)針對(duì)關(guān)系驅(qū)動(dòng)的社交網(wǎng)絡(luò)中的托攻擊問題,提出一種基于拉普拉斯得分的托攻擊檢測(cè)方法。社交網(wǎng)絡(luò)中托攻擊者通過注入虛假關(guān)系提升自己的影響力,從而達(dá)到傳播虛假信息的目的,F(xiàn)有方法在訓(xùn)練模型時(shí)使用的特征維度較高,造成檢測(cè)準(zhǔn)確性不足。為了解決這個(gè)問題,提出無(wú)監(jiān)督的特征選擇方法,該方法通過拉普拉斯得分衡量特征的局部信息保持能力,以進(jìn)行特征選擇。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合半監(jiān)督學(xué)習(xí)方法對(duì)社交網(wǎng)絡(luò)中的托攻擊進(jìn)行檢測(cè)。
。4)面向社會(huì)化推薦系統(tǒng)中的托攻擊檢測(cè)問題,提出一種基于半監(jiān)督協(xié)同訓(xùn)練的社會(huì)化推薦系統(tǒng)托攻擊檢測(cè)方法。社會(huì)化推薦系統(tǒng)中的用戶包括評(píng)分特征與關(guān)系特征,因此可以利用推薦系統(tǒng)與社交網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)托攻擊的特征提取方法,得到用戶評(píng)分視圖與關(guān)系視圖的特征。同時(shí)考慮到系統(tǒng)中標(biāo)簽不足的問題,將半監(jiān)督協(xié)同訓(xùn)練算法用于模型構(gòu)建,在兩個(gè)獨(dú)立的特征子圖上分別訓(xùn)練分類器,從而對(duì)社會(huì)化推薦系統(tǒng)中的托攻擊進(jìn)行檢測(cè)。
本書受國(guó)家自然科學(xué)基金“基于用戶可信度的抗托攻擊協(xié)同過濾推薦機(jī)理研究”(項(xiàng)目編號(hào):71102065)、重慶市前沿與應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃“基于多維社交關(guān)系挖掘的抗干擾社會(huì)化推薦研究”(項(xiàng)目編號(hào):CSTS2015JCYJA40049)、中國(guó)博士后基金“基于虛假用戶群體特征的抗托攻擊協(xié)同過濾關(guān)鍵技術(shù)研究”(項(xiàng)目編號(hào):2012M521680)、中央高;稹岸嘁晥D協(xié)同訓(xùn)練的托攻擊檢測(cè)研究”(項(xiàng)目編號(hào):106112014CDJZR095502)等項(xiàng)目的資助,在此表示感謝。
限于本書作者的學(xué)識(shí)水平,書中不足之處在所難免,懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
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目錄
前言
第1章緒論1
1.1研究背景及意義1
1.2研究現(xiàn)狀2
1.2.1社會(huì)化推薦系統(tǒng)研究現(xiàn)狀2
1.2.2評(píng)分驅(qū)動(dòng)的推薦系統(tǒng)中托攻擊檢測(cè)研究現(xiàn)狀4
1.2.3關(guān)系驅(qū)動(dòng)的社交網(wǎng)絡(luò)中托攻擊檢測(cè)研究現(xiàn)狀4
1.3研究?jī)?nèi)容和目的5
1.3.1研究?jī)?nèi)容5
1.3.2創(chuàng)新點(diǎn)6
1.4本書的組織結(jié)構(gòu)7
第2章社會(huì)化推薦系統(tǒng)與托攻擊檢測(cè)相關(guān)技術(shù)9
2.1評(píng)分驅(qū)動(dòng)的推薦算法9
2.2社會(huì)化推薦算法12
2.3評(píng)分驅(qū)動(dòng)的推薦系統(tǒng)中的托攻擊研究16
2.3.1評(píng)分驅(qū)動(dòng)的推薦系統(tǒng)中的托攻擊模型16
2.3.2評(píng)分驅(qū)動(dòng)的推薦系統(tǒng)中的托攻擊檢測(cè)19
2.4關(guān)系驅(qū)動(dòng)的社交網(wǎng)絡(luò)中托攻擊研究20
2.4.1關(guān)系驅(qū)動(dòng)的社交網(wǎng)絡(luò)中的托攻擊形式20
2.4.2關(guān)系驅(qū)動(dòng)的社交網(wǎng)絡(luò)中的托攻擊檢測(cè)21
2.5半監(jiān)督學(xué)習(xí)方法22
2.6本章小結(jié)23
第3章面向社會(huì)化推薦系統(tǒng)的托攻擊模型24
3.1引言24
3.2預(yù)備知識(shí)25
3.2.1引例25
3.2.2基本定義26
3.3社會(huì)化推薦系統(tǒng)中的托攻擊建模28
3.3.1社會(huì)化推薦系統(tǒng)中的托攻擊建模28
3.3.2攻擊策略研究31
3.4實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析35
3.4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)置35
3.4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果37
3.5本章小結(jié)45
第4章基于流行度分類特征的推薦系統(tǒng)托攻擊檢測(cè)方法46
4.1引言46
4.2預(yù)備知識(shí)47
4.2.1基本概念47
4.2.2基于評(píng)分的推薦系統(tǒng)托攻擊分類特征48
4.3方法依據(jù)49
4.3.1項(xiàng)目流行度分布分析50
4.3.2用戶流行度分布分析51
4.4基于流行度的托攻擊檢測(cè)算法57
4.4.1算法框架57
4.4.2特征提取方法58
4.4.3托攻擊檢測(cè)算法Pop-SAD60
4.5實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析60
4.5.1實(shí)驗(yàn)設(shè)置60
4.5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析62
4.6Amazon.cn虛假用戶檢測(cè)分析66
4.6.1流行度分布分析67
4.6.2檢測(cè)效果分析68
4.7本章小結(jié)69
第5章基于拉普拉斯得分的社交網(wǎng)絡(luò)托攻擊檢測(cè)方法70
5.1引言70
5.2基于拉普拉斯得分的托攻擊檢測(cè)算法71
5.2.1算法框架71
5.2.2基于拉普拉斯得分的特征選擇72
5.2.3基于半監(jiān)督隨機(jī)森林的分類算法74
5.2.4LSCO-Forest算法75
5.3實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析76
5.3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)置76
5.3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析78
5.4本章小結(jié)81
第6章基于協(xié)同訓(xùn)練的社會(huì)化推薦系統(tǒng)托攻擊檢測(cè)方法82
6.1引言82
6.2預(yù)備知識(shí)83
6.2.1社會(huì)化推薦系統(tǒng)托攻擊模型83
6.2.2用于檢測(cè)社會(huì)化推薦系統(tǒng)托攻擊的特征提取方法84
6.3基于協(xié)同訓(xùn)練的托攻擊檢測(cè)算法84
6.3.1算法框架84
6.3.2特征提取85
6.3.3模型訓(xùn)練86
6.3.4CO-SAD模型與結(jié)果預(yù)測(cè)88
6.4實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析89
6.4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)置89
6.4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析91
6.5本章小結(jié)99
第7章總結(jié)與展望100
7.1總結(jié)100
7.2展望101
參考文獻(xiàn)103