Çok Katmanlı Derin Sinir Ağlarını Hibrit Algoritmalarla Eğiterek Ağlara İzinsiz Girişi Tespit Etmek

Author:

Number of pages:
1433-1462
Language:
English
Year-Number:
2021-Volume 16 Issue 5

Güvenlik analistlerinin ve yöneticilerinin karşılaştığı zorluklardan biri, ağ sistemlerinde izinsiz giriş tespitini sağlayarak izinsiz girişlerin ağa girmesini engellemektir. Ağa izinsiz giriş tespiti genellikle imza tabanlıdır veya İngilizcede "signature-based" olarak adlandırılan. Burada terim, bilinen saldırıların ağ trafiğiyle karşılaştırılmasıyla, saldırıların yeniden meydana gelmesi durumunda tespit edilebilecek, bilinen saldırıların bir veritabanına dayalı saldırı tespiti anlamına gelir. Bu yöntem yalnızca bilinen saldırıları tespit etmede etkilidir. Ancak, bilinmeyen saldırılarla ilgili endişeler var ve zorluk burada ortaya çıkıyor. Bu, ağdaki anormallikleri keşfederek ağ saldırılarını algılayabilen bir model oluşturmayı gerektirir. Bu nedenle, bu makalede, verilerin davranışını izleyerek ve normal trafik olan ağ trafiği ile ağa saldırı olarak sınıflandırılan trafiği ayırt etmek için eğiterek saldırıları algılamaya yönelik bir yaklaşım sunulmaktadır. Bilinen veritabanı, çeşitli ağ saldırıları da dahil olmak üzere ağ trafiğini izleyen ve aynı zamanda normal trafiği algılayan bir veri kümesi olan NSL-KDD'yi kullanıldı, ayrıca çok sayıda desen ve özellik içeriyor. Her trafik için 41 özellik içerir ve beş sınıfa ayrılır. Dört tür, ağ saldırı türleri ve beşinci normal trafik olarak sınıflandırılır. Zorluklardan ve sorunlardan biri, çok çeşitli özelliklerin varlığıdır. Bu, saldırı türünü sınıflandırmada daha fazla doğruluk elde etmek için sonuçlar üzerinde önemli bir etkisi olabilecek özellikleri çıkarmanın bir yolunu bulmayı gerektirir. Bu nedenle, öznitelik boyutlarını küçültmek için temel bileşen analizi teknolojisi kullanılmıştır. Ağdaki saldırı türünü sınıflandırmak için ağırlıklarını eğiterek çok katmanlı bir sinir ağının performansını optimize etmek için hibrit algoritmalar olan altı model oluşturuldu. İki gizli katmanlı derin sinir ağı tasarlanmış ve altı hibrit model tasarlanarak ağırlıkları eğitilmiştir. Bu modeller Genetik Algoritma, Yapay arı kolonisi algoritması, ateşböceği algoritması ve Jaya algoritması olmak üzere dört optimizasyon algoritmasına dayalı hibrit algoritmalardır. Önerilen modellerin performansını değerlendirmek için çeşitli metrikler kullanıldı. Bu makale, etkili bir ağ saldırı tespit metodolojisinin bulunmasına ve etkili optimizasyon algoritmaları oluşturarak derin bir sinir ağının geliştirilmesine katkıda bulunmuştur. Önerilen algoritmaların %77,177 ile %85,077 arasında değişen doğrulukla iyi performans gösterdiği yerlerde. Önerilen algoritmalar ayrıca 9.99868e-05 MSE değeri ile sıfıra yakın düşük bir MSE kayıp oranı elde etti. Ayrıca kesinlik değerleri %82 ile %97 arasında değişmektedir ve önerilen algoritmaların çoğu, duyarlılık ve özgüllük hesaplanırken yüksek oranlar elde etmiştir. Önerilen modeller, ağdaki izinsiz girişleri tespit etmek için yüksek performanslı bir metodoloji bulunmasına katkıda bulunmuş ve ayrıca kullanılan hibrit algoritmaların etkili olduğunu ve optimizasyona yardımcı olmanın diğer çalışmalarda kullanılabileceğini kanıtlamaya katkıda bulunmuştur.

Keywords


One of the challenges facing security analysts and administrators is to enable intrusion detection in network systems, preventing intruders from entering the network. Network intrusion detection is usually signature-based and plays an effective role in detecting only known attacks. However, there are concerns about unknown attacks and the difficulty arises here. Which requires creating a model that can detect network attacks by discovering anomalies in the network. Therefore, in this article, an approach to detecting attacks is presented by monitoring the behavior of data and training it to distinguish between network traffic, which is normal traffic, and traffic that is classified as an attack on the network. The known database was used NSL-KDD, a dataset that monitors network traffic including various types of network attacks and detects normal traffic, it also contains numerous patterns and features. It includes 41 features for each traffic and is divided into five classifications. The four types are classified as types of network attacks and the fifth as normal traffic. One of the difficulties and problems is the existence of a wide variety of features. This requires finding a way to extract features that can have a significant impact on the results to achieve greater accuracy in classifying the type of attack. For this reason, principal component analysis PCA technology has been used to reduce feature sizes. Six models were created which are hybrid algorithms to optimize the performance of a multi-layer neural network by training their weights to classify the attack type in the network. A two hidden layer deep neural network was designed, and their weights were trained by designing six hybrid models. These models are hybrid algorithms based on four optimization algorithms which are Genetic Algorithm, Artificial bee colony algorithm, firefly algorithm, and Jaya algorithm. Several metrics were used to evaluate the performance of the proposed models. This paper contributed to finding an effective network intrusion detection methodology and developing a deep neural network by building effective optimization algorithms. Where the proposed algorithms performed well with accuracy ranging from 77.177% to 85.077%. The proposed algorithms also achieved a low MSE loss rate close to zero with an MSE value of 9.99868e-05. Also, precision values range from 82 to 97%, and most of the proposed algorithms achieved high rates when calculating the sensitivity and specificity. The proposed models have contributed to finding a high-performance methodology for detecting intrusion on the network and contributed to proving that the hybrid algorithms used are effective and help to the optimization can be used in other studies.

Keywords

Article Statistics

Number of reads 369
Number of downloads 832

Share

Journal of Turkish Studies
E-Mail Subscription

By subscribing to E-Newsletter, you can get the latest news to your e-mail.