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      面向用戶的電商平臺刷單行為智能檢測方法

      2018-04-12 05:51:12康海燕于愛民
      計算機應用 2018年2期
      關(guān)鍵詞:刷單分類電商

      康海燕,楊 悅,于愛民

      (1.北京信息科技大學 信息管理學院,北京 100192; 2.中國科學院 信息工程研究所,北京 100093)(*通信作者電子郵箱kanghaiyan@126.com)

      0 引言

      隨著電子商務行業(yè)的迅猛發(fā)展,網(wǎng)絡購物逐漸成為一種新的生活方式,但電商行業(yè)的惡性競爭也愈演愈烈。2016年的3·15晚會上曝光的購物平臺瘋狂刷單現(xiàn)象[1],揭露了時下電商平臺惡性競爭的不良后果。所謂“刷單”是指網(wǎng)店經(jīng)營者雇傭?qū)I(yè)從事網(wǎng)店信譽提升的刷單平臺或網(wǎng)站,模擬真實的網(wǎng)購流程,僅有貨款往來,不進行商品的收發(fā),以提高店鋪的信譽度和銷量,實現(xiàn)流量價值轉(zhuǎn)換。電商刷單具有一定的隱蔽性,因此活躍在法律的灰色地帶,對經(jīng)濟秩序造成了嚴重威脅。但由于電商業(yè)務尚在發(fā)展之中,各種約束規(guī)范都不完善,所以電商平臺的刷單問題暫時很難通過法律制度得到有效解決,刷單之風盛行所帶來的不良影響體現(xiàn)在各個方面。

      為了解決刷單所帶來的信譽安全問題,淘寶和京東一直致力于刷單檢測系統(tǒng)的開發(fā)和完善。文獻[2]介紹了京東商城的“天網(wǎng)”系統(tǒng),目前已全面覆蓋京東商城數(shù)十個業(yè)務節(jié)點,有效支撐了京東集團旗下的京東到家及海外購風控的相關(guān)業(yè)務,保證了消費者的利益和京東的業(yè)務流程。京東反刷單系統(tǒng)從訂單、商品、用戶、物流等多個維度進行統(tǒng)計,分別計算每個維度下的不同特征值,能夠較精準識別刷單相關(guān)的惡意行為。文獻[3]詳細介紹了淘寶后臺檢測刷單的第三代稽查系統(tǒng),主要包括機審和人工審核兩方面。機審的判定順序為:判斷點擊過濾(pmcots防惡意點擊系統(tǒng))→判斷交易(ctu支付寶智能實時風險監(jiān)控系統(tǒng))→檢索訂單數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng))→結(jié)果判定。先根據(jù)計算機本身的物理信息來判斷,再根據(jù)各個檢測維度判斷訂單是否在正常范圍內(nèi),綜合考慮判定商品是否有刷單嫌疑。機審主要依靠三大檢測系統(tǒng):CTU(支付寶智能實時風險監(jiān)控系統(tǒng))、pmcots系統(tǒng)(防惡意點擊系統(tǒng))和數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)。CTU是支付寶風險管理的一個核心系統(tǒng),基于用戶行為來判斷風險等級,集風險分析、預警、控制為一體,并配備風險稽核專家小組進行風險稽查及處置,進行全天候風險監(jiān)控。pmcots系統(tǒng)主要考核的是流量環(huán)節(jié),檢測技術(shù)包括IP防止作弊、Netclean防止作弊,點擊率對比,唯一參數(shù)識別(如MAC、硬盤序列號、瀏覽器版本、系統(tǒng)UI等),分析流量來源和流量構(gòu)成,考察點擊時間參數(shù)有效性、物流信息真實性,進行瀏覽時間和深度比對,記錄鼠標值以檢測刷單軟件。數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)是從索引數(shù)據(jù)庫或存儲數(shù)據(jù)中查找和選取所需數(shù)據(jù)的過程。對于稽查系統(tǒng)難以判斷的訂單進行人工排查得出最終結(jié)果,店家可申訴,申訴后即可進入人工判定階段,通過查看商品評價內(nèi)容、買家信息等進行判斷。

      綜合分析當前電商平臺所研發(fā)的檢測刷單系統(tǒng),均為后臺封裝系統(tǒng),檢測結(jié)果對消費者不公開,無法對用戶網(wǎng)購提供直接的參考。所以在電商行業(yè)和立法部門對于刷單行為的努力遏制的同時,作為刷單現(xiàn)象的直接受害者——網(wǎng)購群體也需要有一個自行判別刷單行為的第三方工具,以此降低刷單對于消費者所造成的財產(chǎn)損失。本文主要工作有:1)提出了面向用戶的電商平臺刷單行為智能檢測方法SVM-NB,該方法能定量計算出商品信息的可信度,有很強的說服力;2)提出了構(gòu)建刷單特征值方法;3)通過K折交叉驗證算法驗證了SVM-NB方法的合理性和準確性,實驗條件下計算結(jié)果的準確率高達95.053 6%,并與相關(guān)工作進行了對比。

      1 關(guān)鍵技術(shù)

      1.1 支持向量機

      本文提出的面向用戶的電商平臺刷單行為智能檢測方法SVM-NB采用支持向量機(Support Vector Machine, SVM)[4-6],基于有監(jiān)督學習,通過多次訓練得出訓練點和類別之間的對應關(guān)系,以便判斷待測點所對應的類別,它在解決小樣本、非線性以及高維模式識別中表現(xiàn)出許多特有的優(yōu)勢。

      設(shè)X為N維輸入空間的訓練向量,令Φ(X)=[φ1(X),φ2(X),…,φM(X)]表示從輸入空間到M維特征空間的非線性變換,Φ(X)稱為輸入向量X在特征空間誘導出的“像”,并且可在該特征空間構(gòu)建一個分類超平面,數(shù)學公式[7]如下:

      (1)

      其中:wj為將特征空間鏈接到輸出空間的權(quán)值;b為偏置。

      其拉格朗日函數(shù)為:

      (2)

      其中:拉格朗日系數(shù)αp≥0,第一項為代價函數(shù)(W),第二項非負。

      (3)

      最優(yōu)判別函數(shù)為:

      (4)

      1.2 爬蟲技術(shù)

      網(wǎng)絡爬蟲技術(shù)是一種“自動瀏覽網(wǎng)絡”的程序,從一個或若干個初始網(wǎng)頁的URL開始,不斷從當前頁面上抽取新的URL放入隊列,直到滿足系統(tǒng)的停止條件結(jié)束。爬蟲技術(shù)工作原理:1)首先將當前用戶搜索的網(wǎng)頁URL放入待抓取URL隊列;2)從待抓取的URL隊列中取出URL,下載對應的電商網(wǎng)頁,存入已下載網(wǎng)頁庫中,并將這些URL放入已抓取URL隊列;3)從已抓取的URL隊列中抽取新的URL進入下一個循環(huán)。

      2 SVM-NB方法

      SVM-NB方法的流程如圖1所示。

      圖1 SVM-NB方法流程Fig.1 Flow chart of SVM-NB method

      具體步驟如下:

      1)數(shù)據(jù)獲取階段。

      第1步通過文獻查詢、商家調(diào)研和網(wǎng)頁爬蟲三種方式對不同行業(yè)的典型商品建立原始數(shù)據(jù)庫,包括單一商品與行業(yè)數(shù)據(jù)的正常數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)(即疑似刷單的店鋪商品數(shù)據(jù))。

      第2步用戶有兩種方式來查詢商品:一種是地址輸入,即在網(wǎng)頁地址搜索框輸入目標商品的網(wǎng)頁地址,確認查詢,系統(tǒng)后臺根據(jù)用戶輸入的網(wǎng)址以及選擇的時間段,自動獲取目標商品的頁面、類別、商品信息等;另一種方式是在當前商品頁面查詢商品名稱或者編號,若數(shù)據(jù)庫中存在該商品信息,則可以直接從數(shù)據(jù)庫獲取,否則只能采用第一種方式來查找商品。

      第3步系統(tǒng)后臺先在數(shù)據(jù)庫中查詢該商品是否被檢測過。若未檢測過,則通過網(wǎng)頁爬蟲技術(shù)和數(shù)據(jù)庫查詢,獲得其原始數(shù)據(jù)(特征量包括訪客數(shù)、咨詢數(shù)、付款數(shù)、訂單數(shù)、收藏數(shù)、點擊次數(shù)、買家ID、下單時間、確認收貨時間、付款時間、店鋪停留時間、交易時間、IP地址信息),存入數(shù)據(jù)庫對應表中。

      2)數(shù)據(jù)預處理階段。

      第4步將刷單和不刷單兩類商品的原始數(shù)據(jù)進一步計算,轉(zhuǎn)化為特征率值,記入初始特征向量集。

      第5步對行業(yè)的初始數(shù)據(jù)作同等處理,建立特征值數(shù)據(jù)庫。

      第6步將優(yōu)化后的特征數(shù)據(jù)項進行歸一化處理,去除極端數(shù)據(jù)。

      3)訓練模型階段。

      第7步將經(jīng)過預處理的兩類數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成SVM分類器可接受的輸入格式(類別向量Y,特征向量Xi),作為訓練樣本對分類器進行訓練。

      第8步設(shè)置SVM參數(shù),并利用K折交叉驗證算法尋找最優(yōu)參數(shù)。

      4)算法處理階段。

      第9步將用戶輸入的目標商品特征值作為測試樣本輸入SVM分類模型中進行分類判斷。

      5)輸出結(jié)果階段。

      第10步將SVM算法得出的分類結(jié)果代入樸素貝葉斯公式中得出刷單概率,將最終結(jié)果反饋給用戶,并將結(jié)果記錄到數(shù)據(jù)庫中,定期更新數(shù)據(jù)庫,同時給出同類商品在不同店家中的檢測結(jié)果以供參考。

      2.1 數(shù)據(jù)獲取

      電商平臺刷單行為智能檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取主要采用了三種方法:商家調(diào)研主要是對淘寶和京東平臺上的電商采集其商品的銷售情況以及店鋪的信譽度等信息;網(wǎng)絡爬蟲則是利用爬蟲技術(shù)從商品基礎(chǔ)信息頁面進行信息的收集;文獻查詢主要是通過中國知網(wǎng)等電子論文庫和線下紙質(zhì)書籍來搜集刷單檢測的相關(guān)信息。通過這三種方法獲取到刷單檢測的原始數(shù)據(jù)分為兩種類型:店家原始數(shù)據(jù)和單一商品原始數(shù)據(jù),分別如表1和表2所示。

      表1 店家原始數(shù)據(jù)表Tab. 1 Raw data of store

      表2 單一商品原始數(shù)據(jù)表Tab. 2 Raw data of single commodity

      2.2 數(shù)據(jù)預處理

      2.2.1構(gòu)建刷單特征值方法(率值計算)

      通過數(shù)據(jù)獲取的三種方法所得到的原始數(shù)據(jù)包括:訪客數(shù)、咨詢數(shù)、付款數(shù)、訂單數(shù)、收藏數(shù)、點擊量、確認收貨時間、付款時間、店鋪停留時間、IP地址信息,其中部分初始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過進行率值計算,經(jīng)過初步轉(zhuǎn)化構(gòu)建出刷單特征值,即得到輸入算法的特征向量的值,如表3所示。

      2.2.2歸一化處理

      將經(jīng)過初步轉(zhuǎn)化的特征值進行歸一化。由于采集的特征項的數(shù)據(jù)單位不一致,需要將有量綱的表達式化為無量綱的表達式,成為純量,因而須對數(shù)據(jù)進行歸一化處理。率值需要歸一化到區(qū)間[0,1],數(shù)值需要歸一化到區(qū)間[-1,1]。歸一化處理的目的:一是為了算法處理過程中更加方便,二是為了加快訓練網(wǎng)絡的收斂。歸一化計算公式如下:

      y=(x-MinValue)/(MaxValue-MinValue)

      其中:x、y分別為轉(zhuǎn)換前、后的值,MaxValue、MinValue分別為樣本的最大值和最小值。

      2.3 模型訓練

      本文采用了SVM的模式識別與回歸的軟件包(LIBSVM)[7]。算法數(shù)據(jù)計算過程如圖2所示。

      圖2 SVM計算過程Fig. 2 Computation process of SVM

      訓練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)格式為:

      :

      如:01:47.562:89.553:35.124:33.515:60.096:32.017:58:9.319:15

      其中:

      是指輸入算法的9個特征量,以1開始的整數(shù),可以不連續(xù)。

      是每一項特征碼的數(shù)值,為實數(shù)。

      SVM_train實現(xiàn)對訓練樣本的訓練,獲得SVM模型。

      SVM_NB則根據(jù)訓練獲得的模型對數(shù)據(jù)集合進行分類結(jié)果的預測。

      利用SVM_train實現(xiàn)對輸入的訓練數(shù)據(jù)集的訓練,獲得SVM模型文件。SVM算法將輸入的每一個訓練樣本,即n維向量映射到高維空間中,形成多個散布的點,并通過點的聚集區(qū)域模擬分類超平面,并且不斷利用新輸入的訓練樣本數(shù)據(jù)進行修正,最后生成模板文件,記錄分類特征[9]。

      表3 原始數(shù)據(jù)項率值計算表Tab. 3 Conversion instructions of raw data item

      本文采用著名的K折交叉驗證方法,通過驗證結(jié)果的準確性來得到最優(yōu)參數(shù)。驗證算法的主要思想是將數(shù)據(jù)集A分為訓練集(training set)B和測試集(test set)C,在樣本量較少時,可以將數(shù)據(jù)集A隨機分為k個包,每次將其中一個包作為測試集,剩下k-1個包作為訓練集進行訓練。交叉驗證方法主要用于防止模型過于復雜而引起的過擬合現(xiàn)象。經(jīng)過不斷地變換SVM的兩個重要參數(shù):懲罰因子C和核函數(shù)參數(shù)g,確定了最優(yōu)參數(shù)為:C=2 048,g=0.007 8,能夠為用戶提供更為準確的購物參考[8]。

      2.4 算法處理

      2.4.1處理過程

      輸入x={a1,a2,…,am},y={y0,y1},x表示測試樣本中每一個商品的特征項集合,y表示類別0和1的集合,分別表示未刷單和刷單;

      輸出商品的刷單概率p。

      Begin

      //1)~8)為SVM算法過程,9)~13)為樸素貝葉斯算法

      1)

      對特征項集合進行歸一化處理

      2)

      將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為分類器可接受的輸入格式(類別向量Y,特征向量Xi)

      3)

      設(shè)置SVM類型0-SVM,核函數(shù)類型為RBF

      4)

      設(shè)置懲罰因子C和核函數(shù)參數(shù)g

      //如C=2 048,g=0.007 812 5

      5)

      設(shè)置K折交叉驗證算法的K值

      //如K=5

      6)

      利用SMO求出支持向量

      //SMO算法用于優(yōu)化對偶問題中的二次規(guī)劃,求出

      //優(yōu)化至收斂的Lagrange乘子向量作為支持向量代入算法

      7)

      利用訓練樣本構(gòu)建超平面模型

      8)

      輸入測試樣本進行分類,得到分類結(jié)果y

      9)

      計算各個特征屬性在分類結(jié)果y中的條件概率估計:P(ai|y)

      10)

      計算類別y出現(xiàn)的概率p(y)

      11)

      計算各個特征屬性出現(xiàn)的概率p(ai)

      12)

      代入公式:

      13)

      returnP(y|x)

      End

      2.4.2算法分析

      1)SVM-NB作為分類算法,其求得的是距離最優(yōu)解,即相對公平的分類,可以很好地解決如何判斷刷單的問題。

      2)SVM-NB用于分類的模型體積較小,經(jīng)優(yōu)化后的模型更是可以達到10 KB以下。因為SVM的優(yōu)勢在于根據(jù)小樣本進行分類,所以相比之下SVM算法在檢測時間上有優(yōu)勢。

      3)SVM-NB學習問題可以表示為凸優(yōu)化問題,因此可以利用已知的有效算法發(fā)現(xiàn)目標函數(shù)的全局最小值,而其他分類方法(如基于規(guī)則的分類器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡)都采用一種基于貪心學習的策略來搜索假設(shè)空間,這類方法一般只能獲得局部最優(yōu)解[13]。

      4)SVM-NB算法采用樸素貝葉斯來進行刷單概率的計算,優(yōu)點主要是特征項相關(guān)性較小,性能較優(yōu),而且利用小樣本就可以得到較為精確的概率。

      2.5 輸出結(jié)果

      SVM-NB算法通過建立分類器得出刷單分類的結(jié)果,然后將結(jié)果代入樸素貝葉斯公式,求出最終的刷單概率,并顯示在用戶可見的系統(tǒng)頁面中。檢測結(jié)果顯示頁面中用戶可以點擊詳細信息按鈕,進入詳細信息顯示頁面。在此頁面中,可以顯示兩種詳細數(shù)據(jù):行業(yè)數(shù)據(jù)和商品信息,均包括已設(shè)定的用于檢測的特征值,可以使用戶更清楚地了解該商品及其同類產(chǎn)品的詳細信息。此外,用戶可以直接選擇某一種商品進行同類商品檢測,即系統(tǒng)可以同時檢測一種商品在多家店鋪銷售的刷單概率。

      3 實驗與分析

      3.1 實驗環(huán)境和實驗數(shù)據(jù)

      實驗基于開源軟件LibSVM與Java平臺進行,LibSVM是臺灣大學林智仁(Lin Chih-Jen)教授2001年開發(fā)設(shè)計的一個簡單、易于使用且快速有效的SVM模式識別與回歸的軟件包[9-10]。利用LibSVM與Java的接口,在eclipse環(huán)境下實驗。

      通過商家調(diào)研、網(wǎng)頁爬蟲、文獻查詢和模擬方式獲得了含有16 000個刷單數(shù)據(jù)的樣本,其中包括真實數(shù)據(jù)1 600個和按照正態(tài)分布模擬的數(shù)據(jù)14 400個。數(shù)據(jù)集總共包含9個特征,記為f1~f9,分為刷單和不刷單的兩類商品。商品詳細數(shù)據(jù)格式如表4所示。

      表4 數(shù)據(jù)特征項具體數(shù)值表Tab. 4 Detailed values of data characteristic items

      3.2 實驗與分析

      第一步,數(shù)據(jù)預處理。首先對原始數(shù)據(jù)集進行率值計算,得到9個特征向量,訓練數(shù)據(jù)樣本如表5所示;然后對9個特征量的數(shù)值進行歸一化處理,轉(zhuǎn)化成算法可接受的數(shù)據(jù)格式。

      第二步,SVM-NB方法處理實驗及其他分類方法比較,并輸出結(jié)果。

      實驗1核函數(shù)的選擇。

      本文將刷單數(shù)據(jù)集分成兩部分,其中10 000個樣本數(shù)據(jù)作為訓練集,另外6 000個數(shù)據(jù)作為測試集,運用上面得到的最優(yōu)化參數(shù)訓練模型,算法參數(shù)優(yōu)化結(jié)果如表6所示,經(jīng)過交叉驗證算法得出的刷單檢測分類性能比較如表7[11]所示。

      經(jīng)過對SVM-NB算法的性能分析,最終確定采用了準確率較高的徑向基函數(shù)(Radial Basis Function, RBF)作為核函數(shù),該核函數(shù)將樣本非線性地映射到一個高維的空間,能夠處理分類標注和屬性的非線性關(guān)系,符合SVM-NB算法對于分類結(jié)果的要求[12]。

      實驗2SVM-NB方法實驗及其他分類方法比較。

      將訓練樣本和測試樣本數(shù)據(jù)輸入SVM-NB算法,進行模型訓練和結(jié)果預測。系統(tǒng)可以同時檢測一種商品在多家店鋪銷售的刷單概率,并在同一界面上顯示,以供用戶對比。運行結(jié)果如表8所示。

      SVM-NB方法與其他分類方法[13-15](包括樸素貝葉斯和BP神經(jīng)網(wǎng)絡)在正確率和計算速度方面的比較結(jié)果如表9所示。

      表5 訓練數(shù)據(jù)樣本Tab. 5 Samples of training data

      表6 各種核函數(shù)對刷單檢測的最優(yōu)參數(shù)Tab. 6 Optimal parameters of various kernel functions for click farming detection

      表7 各種核函數(shù)對刷單檢測分類性能比較Tab. 7 Performance of various kernel functions for detection of click farming

      表8 SVM-NB方法刷單概率檢測結(jié)果Tab. 8 Detection results for click farming by SVM-NB method

      表9 SVM-NB與其他分類方法性能比較Tab. 9 Performance comparison of SVM-NB with other classification methods

      SVM-NB算法與樸素貝葉斯和BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法相比,特點如下:

      1)在三種算法中本文所采用的分類算法得到的刷單概率正確率最高,且速度較快;BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法的準確率居中,但速度最低,計算量大;樸素貝葉斯算法速度最高但準確率最低,因為樸素貝葉斯要求各項特征之間相互獨立,但本文的刷單數(shù)據(jù)特征項之間有一定的聯(lián)系,所以樸素貝葉斯算法并不適合本文要求。綜合三種算法來看,本文采用的分類算法較為合適。

      2)采用了動靜結(jié)合的方式。當用戶檢測的商品在數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在相關(guān)信息時,則為靜態(tài)檢測,只需將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成測試樣本輸入SVM-NB算法中進行分析,得出刷單概率并存入數(shù)據(jù)庫中,以便下次針對同一商品進行檢測時可以節(jié)省時間;當用戶檢測的商品在數(shù)據(jù)庫中不存在相關(guān)信息時,根據(jù)用戶輸入的網(wǎng)址首先利用爬蟲技術(shù)動態(tài)爬取網(wǎng)頁內(nèi)容,獲取用戶選擇時間段內(nèi)的商品最新信息。

      3)本文方法有較好的完整性和閉環(huán)性,能夠?qū)λ胃怕蔬^高的店鋪提出警告信息,不僅能夠基于數(shù)據(jù)庫中已有的店鋪商品信息進行檢測,而且實現(xiàn)了動態(tài)更新,保證了刷單概率檢測結(jié)果的可用性和準確性;在給出最終的檢測結(jié)果后,用戶還能夠查看所選商品的詳細測試數(shù)據(jù)以及同行業(yè)數(shù)據(jù),直觀明了,增強了結(jié)果的說服力。

      4)用戶能夠同時對多個商品進行刷單概率的檢測,最終系統(tǒng)會顯示出所選擇的多個商品的計算結(jié)果,以供用戶進行同類商品刷單行為檢測結(jié)果的對比,并且能夠同時顯示多個商品的數(shù)據(jù)信息。

      4 結(jié)語

      隨著網(wǎng)絡購物逐漸成為一種新的生活方式,電商刷單現(xiàn)象也愈演愈烈。為了保證網(wǎng)購環(huán)境的透明化與可信度,本文提出了面向用戶的電商平臺刷單行為智能檢測方法(SVM-NB)和構(gòu)建刷單特征值方法,基于SVM算法訓練樣本數(shù)據(jù)并進行分類,為用戶提供判斷刷單的商品特征項信息,直觀地給出系統(tǒng)計算的刷單概率,并通過K折交叉驗證算法驗證了SVM-NB算法應用的合理性和準確性,采用RBF函數(shù)在實驗條件下的計算結(jié)果準確率達到了95.053 6%。但本文實驗受真實數(shù)據(jù)量所限,隨著真實數(shù)據(jù)量的增加,計算結(jié)果的準確性會有所變化,不過該結(jié)果仍可以幫助消費者較為準確地鑒別店鋪資質(zhì)和商品質(zhì)量,降低消費者由于電商刷單所帶來的財產(chǎn)風險。

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