Optimizando la Detección de Intrusiones en IoT-Un Enfoque de Red Neuronal de Grafos con Construcción de Grafos Basada en Atributos
Autores: Ngo, Tien; Yin, Jiao; Ge, Yong-Feng; Wang, Hua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimizando la Detección de Intrusiones en IoT-Un Enfoque de Red Neuronal de Grafos con Construcción de Grafos Basada en Atributos
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Internet de las cosas
Sistemas de detección de intrusiones
Aprendizaje profundo en grafos
Marco de grafos de similitud top-k
Red neuronal de grafos
Sistema de detección de intrusiones en red basado en aprendizaje automático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La complejidad inherente y la heterogeneidad del ecosistema de Internet de las Cosas (IoT) presentan desafíos significativos para el desarrollo de sistemas efectivos de detección de intrusiones. Si bien los métodos basados en aprendizaje profundo de grafos han mostrado promesas en aplicaciones de ciberseguridad, los enfoques existentes construyen principalmente grafos basados en conexiones de red físicas, lo que puede no capturar efectivamente las representaciones de los nodos. Este documento propone un Marco de Grafos de Similitud Top-K (TKSGF) para la detección de intrusiones en redes IoT. En lugar de depender de enlaces físicos, el TKSGF construye grafos basados en la similitud de atributos Top-K, asegurando una representación más significativa de las relaciones entre nodos. Empleamos GraphSAGE como el modelo de Red Neuronal de Grafos (GNN) para capturar efectivamente las representaciones de los nodos mientras mantenemos la escalabilidad. Además, realizamos extensos experimentos para analizar el impacto de la direccionalidad del grafo (dirigido vs. no dirigido), diferentes valores de K y varias arquitecturas y configuraciones de GNN en el rendimiento de detección. Las evaluaciones en tareas de clasificación binaria y multiclase utilizando los conjuntos de datos NF-ToN IoT y NF-BoT IoT del sistema de referencia de detección de intrusiones en redes basado en aprendizaje automático (NIDS) demostraron que nuestro marco propuesto superó consistentemente a los métodos tradicionales de aprendizaje automático y a los enfoques existentes basados en grafos, logrando una superior precisión de clasificación y robustez.
Descripción
La complejidad inherente y la heterogeneidad del ecosistema de Internet de las Cosas (IoT) presentan desafíos significativos para el desarrollo de sistemas efectivos de detección de intrusiones. Si bien los métodos basados en aprendizaje profundo de grafos han mostrado promesas en aplicaciones de ciberseguridad, los enfoques existentes construyen principalmente grafos basados en conexiones de red físicas, lo que puede no capturar efectivamente las representaciones de los nodos. Este documento propone un Marco de Grafos de Similitud Top-K (TKSGF) para la detección de intrusiones en redes IoT. En lugar de depender de enlaces físicos, el TKSGF construye grafos basados en la similitud de atributos Top-K, asegurando una representación más significativa de las relaciones entre nodos. Empleamos GraphSAGE como el modelo de Red Neuronal de Grafos (GNN) para capturar efectivamente las representaciones de los nodos mientras mantenemos la escalabilidad. Además, realizamos extensos experimentos para analizar el impacto de la direccionalidad del grafo (dirigido vs. no dirigido), diferentes valores de K y varias arquitecturas y configuraciones de GNN en el rendimiento de detección. Las evaluaciones en tareas de clasificación binaria y multiclase utilizando los conjuntos de datos NF-ToN IoT y NF-BoT IoT del sistema de referencia de detección de intrusiones en redes basado en aprendizaje automático (NIDS) demostraron que nuestro marco propuesto superó consistentemente a los métodos tradicionales de aprendizaje automático y a los enfoques existentes basados en grafos, logrando una superior precisión de clasificación y robustez.