論文の概要: RIDE: Real-time Intrusion Detection via Explainable Machine Learning Implemented in a Memristor Hardware Architecture

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.16018v1
• Date: Mon, 27 Nov 2023 17:30:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-28 14:02:17.405711
• Title: RIDE: Real-time Intrusion Detection via Explainable Machine Learning Implemented in a Memristor Hardware Architecture
• Title（参考訳）: RIDE:Memristorハードウェアアーキテクチャで実装された説明可能な機械学習によるリアルタイム侵入検出
• Authors: Jingdi Chen, Lei Zhang, Joseph Riem, Gina Adam, Nathaniel D. Bastian, Tian Lan
• Abstract要約: 本稿では、パケットの任意の長さのシーケンスをよりコンパクトな結合機能埋め込みに統合するために、リカレントオートエンコーダを利用するパケットレベルのネットワーク侵入検出ソリューションを提案する。 提案手法は,パケットレベルで高い検出精度で,極めて効率的かつリアルタイムな解が得られることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 24.824596231020585
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Deep Learning (DL) based methods have shown great promise in network intrusion detection by identifying malicious network traffic behavior patterns with high accuracy, but their applications to real-time, packet-level detections in high-speed communication networks are challenging due to the high computation time and resource requirements of Deep Neural Networks (DNNs), as well as lack of explainability. To this end, we propose a packet-level network intrusion detection solution that makes novel use of Recurrent Autoencoders to integrate an arbitrary-length sequence of packets into a more compact joint feature embedding, which is fed into a DNN-based classifier. To enable explainability and support real-time detections at micro-second speed, we further develop a Software-Hardware Co-Design approach to efficiently realize the proposed solution by converting the learned detection policies into decision trees and implementing them using an emerging architecture based on memristor devices. By jointly optimizing associated software and hardware constraints, we show that our approach leads to an extremely efficient, real-time solution with high detection accuracy at the packet level. Evaluation results on real-world datasets (e.g., UNSW and CIC-IDS datasets) demonstrate nearly three-nines detection accuracy with a substantial speedup of nearly four orders of magnitude.
• Abstract（参考訳）: ディープラーニング(dl)ベースの手法は、悪意のあるネットワークトラフィックのパターンを高精度に識別することで、ネットワーク侵入検出において大きな期待が持たれているが、高速通信ネットワークにおけるリアルタイムパケットレベルの検出への応用は、ディープニューラルネットワーク(dnn)の計算時間とリソース要件の増大と説明可能性の欠如により困難である。 そこで本研究では,パケットの任意の長さのシーケンスをDNNベースの分類器に入力する,よりコンパクトな結合機能埋め込みに統合するために,リカレントオートエンコーダを用いたパケットレベルのネットワーク侵入検出ソリューションを提案する。 マイクロ秒速でリアルタイム検出を実現するために,学習した検出ポリシーを決定木に変換し,memristor デバイスに基づく新しいアーキテクチャを用いて実装することにより,提案手法を効率的に実現するための Software-Hardware Co-Design アプローチ を開発した。 ソフトウェアとハードウェアの制約を共同で最適化することで,パケットレベルで検出精度の高い,非常に効率的かつリアルタイムなソリューションが実現できることを実証する。 実世界のデータセット(例えばUNSWとCIC-IDSデータセット)の評価結果は、ほぼ4桁の実質的なスピードアップで、ほぼ3次元の検出精度を示す。

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