Honeypot technologies provide an effective defense strategy for the Industrial Internet of Things (IIoT), particularly in enhancing the Advanced Metering Infrastructure's (AMI) security by bolstering the network intrusion detection system. For this security paradigm to be fully realized, it necessitates the active participation of small-scale power suppliers (SPSs) in implementing honeypots and engaging in collaborative data sharing with traditional power retailers (TPRs). To motivate this interaction, TPRs incentivize data sharing with tangible rewards. However, without access to an SPS's confidential data, it is daunting for TPRs to validate shared data, thereby risking SPSs' privacy and increasing sharing costs due to voluminous honeypot logs. These challenges can be resolved by utilizing Federated Learning (FL), a distributed machine learning (ML) technique that allows for model training without data relocation. However, the conventional FL algorithm lacks the requisite functionality for both the security defense model and the rewards system of the AMI network. This work presents two solutions: first, an enhanced and cost-efficient FedAvg algorithm incorporating a novel data quality measure, and second, FedPot, the development of an effective security model with a fair incentives mechanism under an FL architecture. Accordingly, SPSs are limited to sharing the ML model they learn after efficiently measuring their local data quality, whereas TPRs can verify the participants' uploaded models and fairly compensate each participant for their contributions through rewards. Simulation results, drawn from realistic mircorgrid network log datasets, demonstrate that the proposed solutions outperform state-of-the-art techniques by enhancing the security model and guaranteeing fair reward distributions.


翻译:蜜罐技术为工业物联网(IIoT)提供了一种有效的防御策略,尤其通过增强网络入侵检测系统来提升高级计量基础设施(AMI)的安全性。为实现这一安全范式,需要小型电力供应商(SPSs)积极参与部署蜜罐,并与传统电力零售商(TPRs)进行协作数据共享。为激励这种互动,TPRs通过实物奖励鼓励数据共享。然而,在无法访问SPS机密数据的情况下,TPRs难以验证共享数据的真实性,这不仅危及SPS的隐私,也因海量蜜罐日志而增加了共享成本。这些挑战可通过利用联邦学习(FL)来解决,这是一种分布式机器学习(ML)技术,允许在不迁移数据的情况下进行模型训练。然而,传统的FL算法缺乏对AMI网络安全防御模型和奖励系统的必要功能支持。本文提出了两种解决方案:首先,一种融合了新型数据质量度量的增强型高性价比FedAvg算法;其次,在FL架构下开发了具有公平激励机制的有效安全模型FedPot。据此,SPS仅需在高效评估其本地数据质量后共享其学习到的ML模型,而TPRs则可验证参与者上传的模型,并通过奖励机制公平补偿每位参与者的贡献。基于真实微电网网络日志数据集的仿真结果表明,所提方案通过增强安全模型和保证奖励分配的公平性,性能优于现有先进技术。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
33+阅读 · 2021年12月31日
VIP会员
最新内容
现代战争的隐蔽系统:伊朗战争十大启示
专知会员服务
0+阅读 · 今天3:58
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
3+阅读 · 6月26日
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
12+阅读 · 6月26日
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
3+阅读 · 6月26日
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
相关VIP内容
相关资讯
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员