Abstract

Purpose. At the present stage, network attack detection systems based on the following neural networks are most often offered: multilayer perceptron, Kohonen network or self-organizing map and their combinations. The efficiency problem of two approaches to detect attacks on a computer network using neural network technology based on the normalized data of the open NSL-KDD database is considered. Methodology. As an architectural solution to the network attack detection system, it is proposed to consider the following approaches: based on one neural network determining the attack class (first approach) and an ensemble of five neural networks (second approach), which at the first stage determines the attack category (DoS, Probe, U2R , R2L), and in the second stage, the attack class belonging to a certain category. Findings. Based on the neural networks created in the MatLAB program, a study was conducted of their error on the length of the training sample using various training algorithms: Levenberg-Marquardt; Bayesian Regularization; Scaled Conjugate Gradient with different numbers of hidden neurons (minimum, average and maximum). Certain optimal parameters of neural networks with two approaches were determined. Originality. In the course of conducting experiments with various approaches, the results obtained were: TP (True Positive); FP (False Positive); FN (False Negative); TN (True Negative), based on which the following indicators were calculated for assessing the quality of solutions: correct determination of network attacks; false positives; reliability; accuracy and completeness, which prove the feasibility of using an ensemble of neural networks (second approach). Practical value. On the created neural networks with various approaches, studies were conducted: the operating time of neural networks; errors of the first kind; errors of the second kind. According to the results of the first study, the average operating time of an ensemble of neural networks is 0.92 s, and the operating time of a neural network (according to the first approach) is 2.21 s. According to the results of the second study, the error of the first kind using an ensemble of neural networks is 2.17%, and using the neural network (the first approach) – 7.39%. According to the results of the third study, the error of the second kind using an ensemble of neural networks is 3.91%, and using the neural network (the first approach) – 6.96%, which is confirmed by the efficiency of using an ensemble of neural networks (second approach).

Highlights

  • Параметр Duration Protocol Type ServiceДалі сформовано 20 таблиць з еталонами (по 10 за кожним підходом). Перша таблиця мала по 2 еталони кожного класу атак (усього 44 еталони атак) і 56 еталонів класу Normal, таким чином, у першій таблиці 100 еталонів

  • Створення ефективної системи виявлення мережних атак вимагає застосування якісно нових підходів до обробки інформації, які повинні ґрунтуватися на адаптивних алгоритмах, здатних до самонавчання

  • На сучасному етапі найчастіше пропонують системи виявлення мережевих атак, що побудовані на основі таких нейронних мереж (НМ): багатошарового персептрона [1, 2, 14, 15], мережі Кохонена або самоорганізованої карти [8, 9, 11, 12] та їх комбінацій [3,4,5, 7]

Read more

Summary

Параметр Duration Protocol Type Service

Далі сформовано 20 таблиць з еталонами (по 10 за кожним підходом). Перша таблиця мала по 2 еталони кожного класу атак (усього 44 еталони атак) і 56 еталонів класу Normal, таким чином, у першій таблиці 100 еталонів. У другій таблиці кількість еталонів атак і еталони типу Normal збільшено. У всіх наступних таблицях кількість еталонів збільшувалася, у результаті сформовано 10 таблиць, що використовуються (за другим підходом) із такою кількістю еталонів: 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 і 1 000. Сформовано додаткові таблиці з 23 стовпцями для НМ1, у яких лише одна комірка зі значенням 1 (це значення характеризує, до якого класу належить еталон залежно від розташування його в рядку), а інші значення – 0. За таким принципом сформовано додаткові таблиці і для інших НМ, які будуть виявляти атаку (за другим підходом). На створених НМ за допомогою пакета Neural Network Toolbox програми MatLAB проведено дослідження значення MSE від довжини навчальної вибірки за алгоритмами навчання: Levenberg-Marquardt; Bayesian Regularization; Scaled Conjugate Gradient за різної кількості прихованих нейронів ( Nmin , Navg , Nmax ). Наприклад, для НМ2 найменше значення MSE досягається за вибірки з 500 навчальних еталонів

Виявлення типу атаки категорії Probe
Наукова новизна та практична значимість
Показники оцінки якості рішень за різними підходами
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call