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Enregistrement W4316660683 · doi:10.1109/tnse.2023.3237367

MiTFed: A Privacy Preserving Collaborative Network Attack Mitigation Framework Based on Federated Learning Using SDN and Blockchain

2023· article· en· W4316660683 sur OpenAlexaff
Zakaria Abou El Houda, Abdelhakim Hafid, Lyes Khoukhi

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Network Science and Engineering · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueNetwork Security and Intrusion Detection
Établissements canadiensUniversité de Montréal
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceIntrusion detection systemDenial-of-service attackComputer securityField (mathematics)Artificial intelligenceMachine learningThe InternetWorld Wide Web

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Distributed denial-of-service (DDoS) attacks continue to grow at a rapid rate plaguing Internet Service Providers (ISPs) and individuals in a stealthy way. Thus, intrusion detection systems (IDSs) must evolve to cope with these increasingly sophisticated and challenging security threats. Traditional IDSs are prone to zero-day attacks since they are usually signature-based detection systems. The recent advent of machine learning and deep learning (ML/DL) techniques can help strengthen these IDSs. However, the lack of up-to-date labeled training datasets makes these ML/DL based IDSs inefficient. The privacy nature of these datasets and widespread emergence of adversarial attacks make it difficult for major organizations to share their sensitive data. Federated Learning (FL) is gaining momentum from both academia and industry as a new sub-field of ML that aims to train a global statistical model across multiple distributed users, referred to as collaborators, without sharing their private data. Due to its privacy-preserving nature, FL has the potential to enable privacy-aware learning between a large number of collaborators. This paper presents a novel framework, called MiTFed, that allows multiple software defined networks (SDN) domains ($i.e.,$collaborators) to collaboratively build a global intrusion detection model without sharing their sensitive datasets. In particular, MiTFed consists of: (1) a novel distributed architecture that allows multiple SDN based domains to securely collaborate in order to cope with sophisticated security threats while preserving the privacy of each SDN domain; (2) a novel Secure Multiparty Computation (SMPC) scheme to securely aggregate local model updates; and (3) a blockchain based scheme that uses Ethereum smart contracts to maintain the collaboration in a fully decentralized, trustworthy, flexible, and efficient manner. To the best of our knowledge, MiTFed is the first framework that leverages FL, blockchain and SDN technologies to mitigate the new emerging security threats in large scale. To evaluate MiTFed, we conduct several experiments using real-world network attacks; the experimental results using the well-known public network security dataset NSL-KDD show that MiTFed achieves efficiency and high accuracy in detecting the new emerging security threats in both binary and multi-class classification while preserving the privacy of collaborators, making it a promising framework to cope with the new emerging security threats in SDN.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,018

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,004
Science ouverte0,0030,004
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,245
Écart entre enseignants0,230 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations121
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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