Network Attack Classification with a Shallow Neural Network for Internet and Internet of Things (IoT) Traffic
Notice bibliographique
Résumé
In recent years, there has been a tremendous increase in the use of connected devices as part of the so-called Internet of Things (IoT), both in private spaces and the industry. Integrated distributed systems have shown many benefits compared to isolated devices. However, exposing industrial infrastructure to the global Internet also generates security challenges that need to be addressed to benefit from tighter systems integration and reduced reaction times. Machine learning algorithms have demonstrated their capacity to detect sophisticated cyber attack patterns. However, they often consume significant amounts of memory, computing resources, and scarce energy. Furthermore, their training relies on the availability of datasets that accurately represent real-world data traffic subject to cyber attacks. Network attacks are relatively rare events, as is reflected in the distribution of typical training datasets. Such imbalanced datasets can bias the training of a neural network and prevent it from successfully detecting underrepresented attack samples, generally known as the problem of imbalanced learning. This paper presents a shallow neural network comprising only 110 ReLU-activated artificial neurons capable of detecting representative attacks observed on a communication network. To enable the training of such small neural networks, we propose an improved attack-sharing loss function to cope with imbalanced learning. We demonstrate that our proposed solution can detect network attacks with an F1 score above 99% for various attacks found in current intrusion detection system datasets, focusing on IoT device communication. We further show that our solution can reduce the false negative detection rate of our proposed shallow network and thus further improve network security while enabling processing at line rate in low-complexity network intrusion systems.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 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 | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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 ».