物联网学报 ›› 2023, Vol. 7 ›› Issue (1): 49-59.doi: 10.11959/j.issn.2096-3750.2023.00307

• 理论与技术 • 上一篇    下一篇

一种基于深度可分离卷积和注意力机制的入侵检测方法

张志飞1,2,3, 刘峰1,2,3, 葛祎阳1,2,3, 李烁1,2,3, 张煜4, 熊轲1,2,3   

  1. 1 北京交通大学计算机与信息技术学院高速铁路网络管理教育部工程研究中心,北京 100044
    2 北京交通大学轨道交通安全协同创新中心,北京 100044
    3 北京交通大学移动专用网络国家工程研究中心,北京 100044
    4 国网能源研究院有限公司,北京 102209
  • 修回日期:2022-10-29 出版日期:2023-03-30 发布日期:2023-03-01
  • 作者简介:张志飞(1971- ),男,博士,北京交通大学计算机与信息技术学院高级工程师,主要研究方向为无线通信、网络安全等
    刘峰(1998– ),男,北京交通大学计算机与信息技术学院硕士生,主要研究方向为网络安全、入侵检测、深度学习等
    葛祎阳(1997− ),男,北京交通大学计算机与信息技术学院博士生,主要研究方向为深度学习、强化学习、信息年龄、无线能量传输网络和6G网络等
    李烁(1998- ),男,北京交通大学计算机与信息技术学院硕士生,主要研究方向为可靠传输、拥塞控制、强化学习等
    张煜(1983− ),男,博士,国网能源研究院有限公司高级研究员,主要研究方向为边缘计算、无线协作网络和能源互联网等
    熊轲(1981− ),男,博士,北京交通大学计算机与信息技术学院教授、副院长,主要研究方向为无线协作网络、无线移动网络和网络信息理论等
  • 基金资助:
    中央高校基本科研业务费资助项目(2022JBZY021);国家自然科学基金资助项目(62071033)

An intrusion detection method based on depthwise separable convolution and attention mechanism

Zhifei ZHANG1,2,3, Feng LIU1,2,3, Yiyang GE1,2,3, Shuo LI1,2,3, Yu ZHANG4, Ke XIONG1,2,3   

  1. 1 Engineering Research Center of Network Management Technology for High Speed Railway of Ministry of Education, School of Computer and Information Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
    2 Collaborative Innovation Center of Railway Traffic Safety, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
    3 National Engineering Research Center of Advanced Network Technologies, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
    4 State Grid Energy Research Institute Co., Ltd., Beijing 102209, China
  • Revised:2022-10-29 Online:2023-03-30 Published:2023-03-01
  • Supported by:
    The Fundamental Research Funds for the Central Universities(2022JBZY021);The National Natural Science Foundation of China(62071033)

摘要:

为提高网络入侵检测中多分类的准确率,提出了一种基于深度可分离卷积和注意力机制的入侵检测方法。该方法通过深度可分离卷积、长短期记忆网络组成级联结构,提高了模型对数据中空间和时间特征的提取能力;进一步融入混合域注意力机制完善特征提取过程,提高了模型的检测能力。为了解决在中小样本上检测率低的问题,设计了一种基于变分自编码器和生成对抗网络的数据平衡策略,能有效应对网络数据集的数据不平衡现象,提升了所提检测方法的适应性。在CICIDS-2017、NSL-KDD和UNSW-NB15数据集上的实验结果表明,所提方法能够取得99.80%、99.32%、83.87%的准确率,检测准确率分别提高了0.6%、0.5%、2.3%。

关键词: 深度学习, 入侵检测, 注意力机制, 生成对抗网络

Abstract:

In order to improve the accuracy of multi-classification in network intrusion detection, an intrusion detection method was proposed based on depthwise separable convolution and attention mechanism.By constructing a cascade structure combining depthwise separable convolution and long-term and short-term memory networks, the spatial and temporal features of network traffic data can be better extracted.A mixed-domain attention mechanism was introduced to enhance the detection performance.To solve the problem of low detection rate in some samples, a data balance strategy based on the combination of the variational auto-encoder (VAE) the generative adversarial network (GAN) and was designed, which can effectively cope with imbalanced datasets and improve the adaptability of the proposed detection method.The experimental results show that the proposed method is able to achieve 99.80%, 99.32%, and 83.87% accuracy on the CICIDS-2017, NSL-KDD and UNSW-NB15 datasets, which is improved by 0.6%, 0.5%, and 2.3%, respectively.

Key words: deep learning, intrusion detection, attention mechanism, generative adversarial network

中图分类号: 

No Suggested Reading articles found!