論文の概要: NetSentry: A Deep Learning Approach to Detecting Incipient Large-scale Network Attacks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.09873v1
• Date: Sun, 20 Feb 2022 17:41:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2022-02-23 12:50:20.177444
• Title: NetSentry: A Deep Learning Approach to Detecting Incipient Large-scale Network Attacks
• Title（参考訳）: NetSentry: 大規模なネットワーク攻撃を検出するためのディープラーニングアプローチ
• Authors: Haoyu Liu and Paul Patras
• Abstract要約: ネットワーク侵入検出(NID)における機械学習の原理的利用法を示す。 我々は、Bi-ALSTMをベースとした、おそらく最初のNIDSであるNetSentryを提案する。 XSSやWeb bruteforceなどの攻撃検出率を最大3倍に向上させるとともに、最先端技術よりもF1スコアが33%以上上昇することが実証された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.194664029847019
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Machine Learning (ML) techniques are increasingly adopted to tackle ever-evolving high-profile network attacks, including DDoS, botnet, and ransomware, due to their unique ability to extract complex patterns hidden in data streams. These approaches are however routinely validated with data collected in the same environment, and their performance degrades when deployed in different network topologies and/or applied on previously unseen traffic, as we uncover. This suggests malicious/benign behaviors are largely learned superficially and ML-based Network Intrusion Detection System (NIDS) need revisiting, to be effective in practice. In this paper we dive into the mechanics of large-scale network attacks, with a view to understanding how to use ML for Network Intrusion Detection (NID) in a principled way. We reveal that, although cyberattacks vary significantly in terms of payloads, vectors and targets, their early stages, which are critical to successful attack outcomes, share many similarities and exhibit important temporal correlations. Therefore, we treat NID as a time-sensitive task and propose NetSentry, perhaps the first of its kind NIDS that builds on Bidirectional Asymmetric LSTM (Bi-ALSTM), an original ensemble of sequential neural models, to detect network threats before they spread. We cross-evaluate NetSentry using two practical datasets, training on one and testing on the other, and demonstrate F1 score gains above 33% over the state-of-the-art, as well as up to 3 times higher rates of detecting attacks such as XSS and web bruteforce. Further, we put forward a novel data augmentation technique that boosts the generalization abilities of a broad range of supervised deep learning algorithms, leading to average F1 score gains above 35%.
• Abstract（参考訳）: データストリームに隠された複雑なパターンを抽出するユニークな能力のため、DDoS、ボットネット、ランサムウェアなど、目立ったネットワーク攻撃に対処するために機械学習(ML)技術がますます採用されている。 しかし、これらのアプローチは同一の環境で収集されたデータで定期的に検証され、異なるネットワークトポロジにデプロイされたり、以前は見つからなかったトラフィックに適用されるとパフォーマンスが低下する。 これは悪意ある/良質な行動が表面的に学習され、mlベースのネットワーク侵入検知システム(nid)は実際に効果的に再訪する必要があることを示唆している。 本稿では,ネットワーク侵入検出(nid)にmlをどのように利用するのかを原理的に理解するために,大規模ネットワーク攻撃のメカニズムを考察する。 サイバー攻撃はペイロードやベクター、ターゲットによって大きく異なるが、攻撃の成功に不可欠な初期段階は、多くの類似点を共有し、重要な時間的相関を示す。 そこで我々は,NIDを時間に敏感なタスクとして扱うとともに,二方向非対称LSTM(Bi-ALSTM)をベースとしたNIDSとして初めて,ネットワークの脅威を検出するNetSentryを提案する。 我々は2つの実用的なデータセットを用いてNetSentryを横断的に評価し、1つのトレーニングともう1つのテストを行い、F1スコアが最先端技術よりも33%以上上昇し、XSSやWeb bruteforceのような攻撃を検出する確率が最大3倍高いことを実証した。 さらに、幅広い教師付きディープラーニングアルゴリズムの一般化能力を高める新しいデータ拡張手法を提案し、平均的なF1スコアが35%を超える結果となった。

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