Apprentissage automatique non supervisé pour la détection de trafics illégitimes
Notice bibliographique
Résumé
Increasingly sophisticated, premeditated and targeted cyber-attacks such as Advanced Persistent Threats (APTs) can be perpetrated over long periods of time before being disclosed or discovered. To do this, attackers implement strategies to camouflage their malicious activities as long as possible, such as the implementation of communication channels between infected machines and a command and control (C&C) server in order to exfiltrate sensitive data or remotely control zombie machines. One of the techniques used is to encapsulate the C&C traffic in authorized network protocols (such as the Domain Name System (DNS) protocol, the Secure Hypertext Transfer Protocol (HTTPS), etc.) to bypass security control mechanisms. The detection of these malicious flows by traditional detection methods, such as Security Information and Event Management (SIEM) systems, is limited. The main obstacle is the large number of parameters to consider in manually defining reliable indicators. To address this challenge, we propose in this thesis an approach based on unsupervised machine learning and more specifically anomaly detection algorithms that we apply to the detection of DNS tunnels. The choice of an unsupervised learning algorithm is guided by the excessively high cost of obtaining a comprehensive learning dataset that would be labeled by security experts and which is essential for supervised learning algorithms. Then, the attacks we target aim to stay below detection thresholds. Therefore, malicious events or network flows will be rare. An initial study we conducted allowed us to highlight the DBSCAN (Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise) algorithm. However, DBSCAN requires experimentally finding the values of two hyperparameters. To automate the detection of DNS tunnels, we propose an improved algorithm called AutoRoC-DBSCAN which can automatically determine the values of these hyperparameters. We compared its performance with 5 other unsupervised learning algorithms (K-means, GMM, Isolation Forest, One-class SVM and LOF) on two different datasets. We created the first dataset that allows for the verification of DNS tunnel detection. The second dataset is CIRA-CIC-DoHBrw-2020 which is provided by the Canadian Institute for Cybersecurity project. The experiments validate the detection of DNS over HTTPS tunnels where malicious flows are doubly encapsulated by DNS then by HTTPS. The results obtained in our tests reinforce the interest in our approach.
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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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,004 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,002 |
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 ».