KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.10
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pp.5143-5158
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2018
Improving the intrusion detection system (IDS) is a pressing need for cyber security world. With the growth of computer networks, there are constantly daily new attacks. Machine Learning (ML) is one of the most important fields which have great contribution to address the intrusion detection issues. One of these issues relates to the imbalance of the diverse classes of network traffic. Accuracy paradox is a result of training ML algorithm with imbalanced classes. Most of the previous efforts concern improving the overall accuracy of these models which is truly important. However, even they improved the total accuracy of the system; it fell in the accuracy paradox. The seriousness of the threat caused by the minor classes and the pitfalls of the previous efforts to address this issue is the motive for this work. In this paper, we consolidated stratified sampling, cost function and weighted Support Vector Machine (WSVM) method to address the accuracy paradox of ID problem. This model achieved good results of total accuracy and superior results in the small classes like the User-To-Remote and Remote-To-Local attacks using the improved version of the benchmark dataset KDDCup99 which is called NSL-KDD.
Recently, with the rapid expansion of networks driven by the advancements of the Fourth Industrial Revolution, cybersecurity threats are becoming increasingly severe. Traditional signature-based Network Intrusion Detection Systems (NIDS) are effective in detecting known attacks but show limitations when faced with new threats such as Advanced Persistent Threats (APT). Additionally, deep learning models based on supervised learning can lead to biased decision boundaries due to the imbalanced nature of network traffic data, where normal traffic vastly outnumbers malicious traffic. To address these challenges, this paper proposes a network intrusion detection method based on one-class models that learn only from normal data to identify abnormal traffic. The effectiveness of this approach is validated through experiments using the Deep SVDD and MemAE models on the NSL-KDD dataset. Comparative analysis with supervised learning models demonstrates that the proposed method offers superior adaptability and performance in real-world scenarios.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.10
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pp.115-124
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2024
In current day information transmitted from one place to another by using network communication technology. Due to such transmission of information, networking system required a high security environment. The main strategy to secure this environment is to correctly identify the packet and detect if the packet contain a malicious and any illegal activity happened in network environments. To accomplish this we use intrusion detection system (IDS). Intrusion detection is a security technology that design detects and automatically alert or notify to a responsible person. However, creating an efficient Intrusion Detection System face a number of challenges. These challenges are false detection and the data contain high number of features. Currently many researchers use machine learning techniques to overcome the limitation of intrusion detection and increase the efficiency of intrusion detection for correctly identify the packet either the packet is normal or malicious. Many machine-learning techniques use in intrusion detection. However, the question is which machine learning classifiers has been potentially to address intrusion detection issue in network security environment. Choosing the appropriate machine learning techniques required to improve the accuracy of intrusion detection system. In this work, three machine learning classifier are analyzed. Support vector Machine, Naïve Bayes Classifier and K-Nearest Neighbor classifiers. These algorithms tested using NSL KDD dataset by using the combination of Chi square and Extra Tree feature selection method and Python used to implement, analyze and evaluate the classifiers. Experimental result show that K-Nearest Neighbor classifiers outperform the method in categorizing the packet either is normal or malicious.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.30
no.4
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pp.617-629
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2020
In order to overcome the limitations of the rule-based intrusion detection system due to changes in Internet computing environments, the emergence of new services, and creativity of attackers, network anomaly detection (NAD) using machine learning and deep learning technologies has received much attention. Most of these existing machine learning and deep learning technologies for NAD use supervised learning methods to learn a set of training data set labeled 'normal' and 'attack'. This paper presents the feasibility of the unsupervised learning AutoEncoder(AE) to NAD from data sets collecting of secured network traffic without labeled responses. To verify the performance of the proposed AE mode, we present the experimental results in terms of accuracy, precision, recall, f1-score, and ROC AUC value on the NSL-KDD training and test data sets. In particular, we model a reference AE through the deep analysis of diverse AEs varying hyper-parameters such as the number of layers as well as considering the regularization and denoising effects. The reference model shows the f1-scores 90.4% and 89% of binary classification on the KDDTest+ and KDDTest-21 test data sets based on the threshold of the 82-th percentile of the AE reconstruction error of the training data set.
As damages to individuals, private sectors, and businesses increase due to newly occurring cyber attacks, the underlying network security problem has emerged as a major problem in computer systems. Therefore, NIDS using machine learning and deep learning is being studied to improve the limitations that occur in the existing Network Intrusion Detection System. In this study, a deep learning-based NIDS model study is conducted using the Convolution Neural Network (CNN) algorithm. For the image classification-based CNN algorithm learning, a discrete algorithm for continuity variables was added in the preprocessing stage used previously, and the predicted variables were expressed in a linear relationship and converted into easy-to-interpret data. Finally, the network packet processed through the above process is mapped to a square matrix structure and converted into a pixel image. For the performance evaluation of the proposed model, NSL-KDD, a representative network packet data, was used, and accuracy, precision, recall, and f1-score were used as performance indicators. As a result of the experiment, the proposed model showed the highest performance with an accuracy of 85%, and the harmonic mean (F1-Score) of the R2L class with a small number of training samples was 71%, showing very good performance compared to other models.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.5
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pp.97-102
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2022
Network intrusion detection is becoming an increasing necessity for both organizations and individuals alike. Detecting intrusions is one of the major components that aims to prevent information compromise. Automated systems have been put to use due to the voluminous nature of the domain. The major challenge for automated models is the noise and data imbalance components contained in the network transactions. This work proposes an ensemble model, Attribute Subset Selector Bagging (ASUB) that can be used to effectively handle noise and data imbalance. The proposed model performs attribute subset based bag creation, leading to reduction of the influence of the noise factor. The constructed bagging model is heterogeneous in nature, hence leading to effective imbalance handling. Experiments were conducted on the standard intrusion detection datasets KDD CUP 99, Koyoto 2006 and NSL KDD. Results show effective performances, showing the high performance of the model.
Recently, various approaches to detect network attacks using machine learning have been studied and are being applied to detect new attacks and to increase precision. However, the machine learning method is dependent on feature extraction and takes a long time and complexity. It also has limitation of performace due to learning data imbalance. In this study, we propose a method to solve the degradation of classification performance due to imbalance of learning data among the limit points of detection system. To do this, we generate data using Generative Adversarial Networks (GANs) and propose a classification method using Convolutional Neural Networks (CNNs). Through this approach, we can confirm that the accuracy is improved when applied to the NSL-KDD and UNSW-NB15 datasets.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2014.10a
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pp.342-345
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2014
Network intrusion detection system based on machine learning methods is quite dependent on the selected features in terms of accuracy and efficiency. Nevertheless, choosing the optimal combination of features from generally used features to detect network intrusion requires extensive computing resources. For instance, the number of possible feature combinations from given n features is $2^n-1$. In this paper, to tackle this problem we propose a optimal feature selection algorithm. Proposed algorithm is based on the local search algorithm, one of representative meta-heuristic algorithm for solving optimization problem. In addition, the accuracy of clusters which obtained using selected feature components and k-means clustering algorithm is adopted to evaluate a feature assembly. In order to estimate the performance of our proposed algorithm, comparing with a method where all features are used on NSL-KDD data set and multi-layer perceptron.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.10
no.2
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pp.65-72
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2021
Recently, attacks on the network environment have been rapidly escalating and intelligent. Thus, the signature-based network intrusion detection system is becoming clear about its limitations. To solve these problems, research on machine learning-based intrusion detection systems is being conducted in many ways, but two problems are encountered to use machine learning for intrusion detection. The first is to find important features associated with learning for real-time detection, and the second is the imbalance of data used in learning. This problem is fatal because the performance of machine learning algorithms is data-dependent. In this paper, we propose the HSF-DNN, a network intrusion detection model based on a deep neural network to solve the problems presented above. The proposed HFS-DNN was learned through the NSL-KDD data set and performs performance comparisons with existing classification models. Experiments have confirmed that the proposed Hybrid Feature Selection algorithm does not degrade performance, and in an experiment between learning models that solved the imbalance problem, the model proposed in this paper showed the best performance.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.12
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pp.1872-1879
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2022
Recently, with the development of artificial intelligence technology, research to use artificial intelligence to detect hacking attacks is being actively conducted. However, the fact that security data is a representative imbalanced data is recognized as a major obstacle in composing the learning data, which is the key to the development of artificial intelligence models. Therefore, in this paper, we propose a W-VAE oversampling technique that applies VAE, a deep learning generation model, to data extraction for oversampling, and sets the number of oversampling for each class through weight calculation using K-NN for sampling. In this paper, a total of five oversampling techniques such as ROS, SMOTE, and ADASYN were applied through NSL-KDD, an open network security dataset. The oversampling method proposed in this paper proved to be the most effective sampling method compared to the existing oversampling method through the F1-Score evaluation index.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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