We present a comprehensive study on applying machine learning to detect distributed Denial of service (DDoS) attacks using large-scale Internet of Things (IoT) systems. While prior works and existing DDoS attacks have largely focused on individual nodes transmitting packets at a high volume, we investigate more sophisticated futuristic attacks that use large numbers of IoT devices and camouflage their attack by having each node transmit at a volume typical of benign traffic. We introduce new correlation-aware architectures that take into account the correlation of traffic across IoT nodes, and we also compare the effectiveness of centralized and distributed detection models. We extensively analyze the proposed architectures by evaluating five different neural network models trained on a dataset derived from a 4060-node real-world IoT system. We observe that long short-term memory (LSTM) and a transformer-based model, in conjunction with the architectures that use correlation information of the IoT nodes, provide higher performance (in terms of F1 score and binary accuracy) than the other models and architectures, especially when the attacker camouflages itself by following benign traffic distribution on each transmitting node. For instance, by using the LSTM model, the distributed correlation-aware architecture gives 81% F1 score for the attacker that camouflages their attack with benign traffic as compared to 35% for the architecture that does not use correlation information. We also investigate the performance of heuristics for selecting a subset of nodes to share their data for correlation-aware architectures to meet resource constraints.


翻译:本文对利用机器学习在大规模物联网系统中检测分布式拒绝服务(DDoS)攻击进行了全面研究。尽管先前的工作及现有DDoS攻击主要集中于单个节点以高流量发送数据包,但我们研究了更复杂的新型攻击形式:这些攻击使用大量物联网设备,并通过让每个节点以良性流量典型速率发送数据包来伪装攻击行为。我们引入了新的相关感知架构,该架构考虑了物联网节点间流量的相关性,并比较了集中式与分布式检测模型的有效性。我们通过评估五种不同神经网络模型(基于4060节点真实物联网系统数据集训练)对所提架构进行了深入分析。研究发现,结合利用物联网节点相关性信息的架构,长短期记忆网络(LSTM)与基于Transformer的模型在F1分数和二分类准确率方面均优于其他模型和架构,尤其当攻击者通过在每个传输节点上遵循良性流量分布进行伪装时。例如,使用LSTM模型时,针对伪装攻击的分布式相关感知架构可获得81%的F1分数,而未使用相关性信息的架构仅为35%。此外,我们探讨了相关感知架构中为满足资源约束而选择部分节点共享数据的启发式方法的性能表现。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
54+阅读 · 2020年11月3日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月1日
Arxiv
22+阅读 · 2022年3月31日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员