CapsRule: Explainable Deep Learning for Classifying Network Attacks
Notice bibliographique
Résumé
Despite the potential deep learning (DL) algorithms have shown, their lack of transparency hinders their widespread application. Extracting if-then rules from deep neural networks is a powerful explanation method to capture nonlinear local behaviors. However, existing rule extraction methods suffer from inefficiency, incomprehensibility, infidelity, and not scaling well. Concerning security applications, they are not optimized regarding the decision boundary, data types and ranges, classification tasks, and dataset size. In this article, we propose CapsRule, an effective and efficient rule-based DL explanation method dedicated to classifying network attacks. It extracts high-fidelity rules from the feed-forward capsule network that explains how an input sample is classified. Using precomputed coupling coefficients, the training phase overlaps the rule extraction process to increase efficiency. The activation vector of a capsule can represent semantic intelligence about the attributes of the input sample. The rules extracted from CapsRule address the major concerns of network attack detection. The rules: 1) approximate the nonlinear decision boundary of the underlying data; 2) reduce the number of false positives significantly; 3) increase transparency; and 4) help find errors and noise in the data. We evaluate CapsRule on the CICDDoS2019 dataset that contains over a million of the most advanced Distributed Denial-of-Service (DDoS) attacks. The extensive evaluation shows that it generates accurate, high-fidelity, and comprehensible rules. CapsRule achieves an average accuracy of 99.0% and a false positive rate of 0.70% for reflection- and exploitation-based attacks. We verify that the learned features from the rulesets match our domain-specific knowledge. They also help find flaws in the dataset generation process and erroneous patterns caused by attack simulators.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».