课题研究 域名数据与威胁监测 子课题03 · 第5篇 / 共8篇
03DGA域名检测 · 数据集与评测基准

DGA域名检测

没有可信基准,就没有可信检测。本篇确立版本化快照、家族级标注、时间对齐、可复现、运营口径五项基准原则,详解DGArchive正样本基准(USENIX Sec 2016测量43个家族,NDSS 2021扩展至99个)与Tranco良性基准(Alexa已于2022年5月停用),给出七步基准构建协议、家族分组+时间外推的防泄漏切分方法与PR-AUC优先的指标体系。

DGArchiveTranco评测基准数据泄漏PR-AUC可复现性研究状态:研究中
所属专题域名数据与威胁监测
姊妹篇第4篇深度学习与对抗鲁棒性 / 第6篇工程化部署
核心基准DGArchive快照 + Tranco榜单

01 · 评测基准建设原则

DGA检测领域的论文指标长期以来参差不齐,根源在于数据切分方式不透明。本课题确立五项基准原则:

  • 版本化快照:所有基准数据以不可变快照(含日期与来源版本号)发布,任何评测必须引用快照ID,杜绝“悄悄换数据复测”;
  • 家族级标注:每个AGD样本携带DGArchive家族ID;评测按家族分组报告,而非只报总体均值;
  • 时间对齐:AGD样本标注其生成时间窗;负样本标注采集日期,支持时间外推测试;
  • 可复现:切分脚本、训练配置、随机种子全部公开,第三方可逐位复现指标;
  • 运营口径:除学术指标外,必须报告固定低误报工作点(如FPR≤0.1%)下的召回与单查询推理成本。

02 · DGA正样本基准:DGArchive

DGArchive由Fraunhofer FKIE团队建设,是目前学术界公认最权威的DGA基准:

43
首测家族数
USENIX Security 2016论文逆向并公开43个DGA家族
多组
种子算法还原
各家族种子生成逻辑(含不同变体配置)均被逆向还原,可直接生成未来候选域名
99
2021年家族数
Open SESAME(NDSS 2021)将公开记录扩至99个家族、840组以上种子
1.59亿
AGD累计收录量
Open SESAME扩展版记录:DGArchive收录超过159×10⁶条AGD、99个家族,支持时间无关查询与黑名单导出

DGArchive对本课题有三重价值:训练价值——按家族无限量导出带标注样本,解决多分类不平衡;预测价值——对TDD家族可按未来时间窗预生成候选域名,直接支撑预注册与黑名单;评测价值——提供跨研究可比的统一正样本口径。

标签污染警示:DGA候选域名中绝大多数从未被注册;部分过期后可能被域名投资者重新注册并建站。直接把“历史DGArchive域名”全部标为恶意,会把今天的正常站点误标为AGD,训练出上线即误伤的模型。基准协议要求:按样本生成时间窗与采集时间窗做双时间过滤,无法确认当前注册状态的样本降级使用。

03 · 良性域名基准

基准状态说明
Tranco List现役学术基准Le Pochat等(NDSS 2019)提出:聚合多个排名源并按30天窗口累计,显著抗操纵与抗短期波动,已成为DGA检测论文的主流良性基准
Cisco Umbrella / Cloudflare Radar排名工程补充商业解析器排名,适合工程负样本补充;注意其用户群体偏差(企业/家庭比例)
Alexa Top 1M2022年5月已停用随amazon关闭alexa.com而停止更新;历史论文以Alexa为基准的结果不可直接复现,需迁移至Tranco
合法随机域名集必须显式构造浏览器连通性探测(如Chrome启动探测域名)、CDN/云服务生成域名、一次性邮箱/短链域名——防止模型学到“随机即恶意”

04 · 基准构建协议(七步)

DGA评测基准构建流水线
每一步都输出可审计的中间产物,保证第三方可复现
说明:协议为本课题综合第3、4篇评估方法论与DGArchive/Tranco公开文档制定。

4.1 推荐切分配比(示意)

训练/验证/测试切分建议
本课题建议配比(示意图,具体随家族数调整)
说明:切分须以家族为分组单位执行,严禁同家族样本跨集合泄漏。

05 · 评测指标体系

指标定义要点运营含义
精确率 Precision判为AGD中真正AGD的比例决定误伤率——低精确率意味着大量正常域名被阻断
召回率 RecallAGD中被检出的比例决定漏检率——低召回意味着C2会合漏网
F1 / 宏平均F1P与R的调和均值;按家族分别计算后取宏平均平衡度量;宏平均防止大体量家族主导
PR-AUC精确率-召回曲线下面积类别不平衡下比ROC-AUC更敏感,本课题首选
固定工作点召回FPR≤0.1%(或按业务标定)时的召回直接对应可上线性:运营商级流量下的硬约束
推理成本单查询特征计算+模型推理耗时/内存决定部署位置:解析器数据面只能承受微秒—亚毫秒级
校准误差 ECE预测概率与经验频率的偏差概率可信是分层阈值与置信度分级的 prereq(先决条件)

06 · 基准复现清单

  • □ 正样本:DGArchive快照ID、家族列表、采样上限、生成时间窗均已记录;
  • □ 负样本:Tranco榜单ID+采集日期;合法随机域名集已显式构造并入负样本;
  • □ 切分:GroupKFold按家族分组;时间外推切分已单独执行;无同家族泄漏;
  • □ 报告:按家族宏平均P/R/F1、PR-AUC、FPR≤0.1%工作点召回、ECE、推理成本;
  • □ 对抗:在CharBot/Khaos类扰动样本上复测,报告鲁棒性退化幅度;
  • □ 真实流量:在标注过的递归解析器流量上回放,报告实际误伤率;
  • □ 归档:模型卡、特征清单、训练配置、随机种子随版本归档。

本篇参考来源(第5篇)

以下均为真实可查的论文与公开基准文档。

[1]

Plohmann D. 等:A Comprehensive Measurement Study of Domain Generating Malware,USENIX Security 2016(DGArchive:43个家族,pp.263–278):usenix.org会议页 DGArchive数据库

[2]

Open SESAME(家族覆盖43→99的种子自动重建),NDSS 2021:ndss-symposium.org

[3]

Le Pochat V. 等:Tranco: A Research-Oriented Top Sites Ranking Hardened Against Manipulation,NDSS 2019:tranco-list.eu

[4]

Schüppen S. 等:FANCI(评估与特征开销分析),USENIX Security 2018:usenix.org会议页

[5]

Peck J., Nie C., Sivaguru R. 等:CharBot(对抗鲁棒性评测基准),IEEE Access 7:91759–91771 (2019),DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2927075:ieeexplore.ieee.org

[6]

Yun X., Huang J., Wang Y. 等:Khaos: An Adversarial Neural Network DGA with High Anti-Detection Ability(高抗检测对抗DGA),IEEE TIFS 15:2225–2240 (2020):ieeexplore.ieee.org

[7]

Tranco官方文档(榜单生成机制与快照ID说明):tranco-list.eu