Nâng cao hiệu quả phát hiện xâm nhập mạng bằng huấn luyện DSD

Huỳnh Trọng Thưa, Nguyễn Hoàng Thành  
N NG CAO HIỆU QUẢ PHÁ T HIỆN X M  
NHẬP MẠNG BẰNG HUẤN LUYỆN DSD  
Huỳnh Trọng Thưa*, Nguyễn Hoàng Thành*  
*Học viện Cô ng nghệ Bưu chính Viễn thông Cơ sở tại Thành phố Hồ Chí Minh  
để cải thiện phát hiện xâm nhập.  
Tóm tắt: Hầu hết các mô hình phát hiện xâm nhập  
hiện đại đều ứng dụng học máy để cho ra kết quả  
phát hiện và phân loại tấn công xâm nhập với độ  
chính xác cao. Nghiên cứu này đề xuất mô hình kết  
hợp mạng nơ-ron nhiều lớp với huấn luyện nhiều giai  
đoạn DSD để cải tiến đồng thời các tiêu chí liên quan  
đến hiệu quả thực thi của các hệ thống phát hiện xâm  
nhập trên tập dữ liệu UNSW‑NB15, là tập được cập  
nhật thường xuyên các đặc trưng dữ liệu với nhiều  
hình thức tấn công mới. Chúng tôi tiến hành thực  
nghiệm trên 3 mô hình mạng nơ-ron RNN, LSTM, và  
GRU để đánh giá hiệu quả kết hợp với từng mô hình  
thông qua nhiều tiêu chí như độ chính xác, tỷ lệ phát  
hiện, tỷ lệ cảnh báo giả, Precision và F1-Score.  
Hiệu quả của các IDS được đánh giá dựa trên hiệu  
suất thực thi của chúng trong việc xác định các cuộc tấn  
công. Điều này đòi hỏi một tập dữ liệu hoàn chỉnh với  
đầy đủ các hành vi bình thường và bất thường. Các tập  
dữ liệu chuẩn trước đây như KDDCUP 99 [1] và  
NSLKDD [2] đã được áp dụng rộng rãi để đánh giá khả  
năng thực thi của các IDS. Mặc dù hiệu quả của các tập  
dữ liệu này đã được ghi nhận trong nhiều nghiên cứu  
trước đó, việc đánh giá IDS bằng cách sử dụng các tập dữ  
liệu này không phản ánh đúng hiệu suất đầu ra thực tế do  
một vài lý do. Lý do đầu tiên là tập dữ liệu KDDCUP 99  
chứa một số lượng lớn các bản ghi dư thừa trong tập huấn  
luyện. Các bản ghi dư thừa ảnh hưởng đến kết quả của  
các độ lệch bias trong phát hiện xâm nhập đối với các bản  
ghi thường xuyên. Thứ hai, nhiều bản ghi bị thiếu là một  
yếu tố thay đổi bản chất của dữ liệu. Thứ ba, tập dữ liệu  
NSLKDD là phiên bản cải tiến của KDDCUP 99, nó giải  
quyết một số vấn đề như mất cân bằng dữ liệu giữa các  
bản ghi bình thường và bất thường cũng như các giá trị bị  
thiếu [3].Tuy nhiên, tập dữ liệu này không phải là đại  
diện toàn diện cho môi trường tấn công thực tế hiện đại.  
Tập dữ liệu chuẩn UNSW‑NB15 [4] được tạo ra nhằm  
giải quyết các hạn chế của các tập dữ liệu trước đó, đặc  
biệt là cập nhật thường xuyên các đặc trưng dữ liệu và  
bám sát các hình thức tấn công mới.  
Từ khóa: an ninh mạng, học máy, học sâu, IDS,  
mạng nơ-ron.  
I. GIỚI THIỆU  
Hệ thống phát hiện xâm nhập (Intrusion Detection  
System - IDS) là hệ thống giám sát lưu thông mạng, có  
khả năng nhận biết những hoạt động khả nghi hay những  
hành động xâm nhập trái phép trên hệ thống mạng trong  
tiến trình tấn công, từ đó cung cấp thông tin nhận biết và  
đưa ra cảnh báo cho hệ thống và nhà quản trị. Sự phát  
triển của mã độc (malware) đặt ra một thách thức quan  
trọng đối với việc thiết kế các hệ thống phát hiện xâm  
nhập (IDS). Các cuộc tấn công bằng mã độc đã trở nên  
tinh vi và nhiều thách thức hơn. Những kẻ tạo ra mã độc  
có khả năng sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để che giấu  
hành vi và ngăn chặn sự phát hiện của IDS, từ đó chúng  
dễ dàng lấy cắp dữ liệu quan trọng cũng như phá hoại hoạt  
động sản xuất kinh doanh và cung cấp dịch vụ của nhiều  
cá nhân tổ chức.  
Đã có nhiều phương pháp học máy và mô hình mạng  
nơ-ron áp dụng vào phát hiện xâm nhập mạng như RNN,  
LSTM, GRU. Việc chọn mô hình phù hợp với bộ dữ liệu  
UNSW-NB15 để cải thiện kết quả đánh giá cũng là vấn  
đề đang được quan tâm [5]. Bên cạnh đó, một trong  
những nghiên cứu gần đây để cải tiến chất lượng huấn  
luyện [6], mô hình huấn luyện DSD (Dense Sparse  
Dense) đã được áp dụng hiệu quả vào một số bài toán xử  
lý hình ảnh, nhận dạng giọng nói. Trong nghiên cứu này,  
chúng tôi tập trung vào việc đánh giá hiệu quả phát hiện  
xâm nhập mạng dựa trên các mô hình mạng nơ-ron sâu  
như RNN, LSTM, GRU bằng cách đề xuất mô hình kết  
hợp phương pháp huấn luyện DSD vào từng mô hình  
mạng nơ-ron này để cải tiến hiệu quả thực thi cho các hệ  
thống phát hiện xâm nhập mạng.  
IDS hoạt động theo ba phương thức chính gồm  
Signature-base,  
Abnormaly-base,  
và  
Stateful  
Protocol1Analysis. Signature-base IDS so sánh các dấu  
hiệu của đối tượng quan sát với các dấu hiệu của các mối  
nguy hại đã biết. Abnormaly-base IDS so sánh định nghĩa  
của những hoạt động bình thường và đối tượng quan sát  
nhằm xác định các độ lệch để đưa ra cảnh báo. Stateful  
Protocol Analysis IDS so sánh các profile định trước về  
hoạt động của mỗi giao thức được coi là bình thường với  
đối tượng quan sát từ đó xác định độ lệch. Ngoại trừ  
phương thức Signature-base, hai phương thức còn lại rất  
cần phải học để nhận biết các dấu hiệu bất thường. Vì  
vậy mà trong vài thập kỷ qua, học máy đã được sử dụng  
Bài viết này có 6 phần, các phần còn lại được trình  
bày như sau. Phần II trình bày các nghiên cứu liên quan  
gồm mô hình học sâu và phương pháp huấn luyện DSD.  
Phần III trình bày mô hình kết hợp đề xuất. Phần IV và V  
trình bày thực nghiệm, kết quả và đánh giá các mô hình  
đề xuất. Phần VI sẽ kết luận cho nghiên cứu này.  
Tác giả liên hệ: Huỳnh Trọng Thưa,  
Email: htthua@ptithcm.edu.vn  
II. CÁ C NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN  
Đến tòa soạn: 08/2020, chỉnh sửa: 10/2020, chấp nhận đăng: 10/2020.  
Trong phần này, chúng tôi trình bày các mô hình học  
sâu liên quan và phương pháp huấn luyện DSD.  
SOÁ 03 (CS.01) 2020  
TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG  
54  
NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁT HIỆN XÂM NHẬP MẠNG BẰNG HUẤN LUYỆN DSD  
ghi thông qua các cổng mở hoặc đóng, và mỗi khối bộ  
A. Mạng nơ-ron hồi quy – Recurrent Neural Network  
nhớ tương ứng với một thời điểm cụ thể. Các cổng truyền  
thông tin dựa trên một tập các trọng số. Một số trọng số,  
như trạng thái đầu vào và ẩn, được điều chỉnh trong quá  
trình học. Các phương trình từ (3) đến (8) dùng để biểu  
diễn mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra tại thời điểm t  
trong kiến trúc khối LSTM:  
(RNN)  
RNN [7] là một phần mở rộng của mạng nơ-ron  
chuyển tiếp thẳng, được thiết kế để nhận dạng các mẫu  
trong chuỗi dữ liệu. Các mạng nơ-ron được gọi là hồi quy  
vì chúng thực hiện cùng một nhiệm vụ cho mọi thành  
phần của chuỗi với đầu ra phụ thuộc vào các tính toán  
trước đó [8].  
(3)  
[
푓
]
푓 = 휎(푊 ℎ푡−1, 푥푡 + 푏푓)  
푡
(
[
]
)
푖푡 = 휎 푊 ℎ푡−1, 푥푡 + 푏푖  
(4)  
(5)  
푖
[
]
푗푡 = 휔(푊 ℎ푡−1, 푥푡 + 푏 )  
푗
푗
푐푡 = 푓 × 푐푡−1 + 푖푡 × 푗푡  
(6)  
(7)  
푡
[
]
푧푡 = 휎(푊 ℎ푡−1, 푥푡 + 푏 )  
푗
푗
( )  
ℎ푡 = 푧푡 × 휔 푐푡  
(8)  
Hì nh 1. Kiến trúc RNN đơn giản  
Trong đó σ và tương ứng là hàm kích hoạt sigmoid  
và tanh, xt là một vectơ đầu vào tại thời điểm t, ht là vectơ  
đầu ra ở thời điểm t, W và b lần lượt là là ma trận trọng  
số và hệ số bias, ft là hàm quên dùng để lọc bỏ các thông  
tin không cần thiết, it và jt dùng để chèn thông tin mới  
vào ô nhớ, zt xuất ra thông tin liên quan.  
Có thể xem RNN là một cách để chia sẻ trọng số theo  
thời gian, như được minh họa trong Hình 1. Các phương  
trình (1) và (2) sau dùng để tính toán trạng thái ℎ푡và đầu  
ra ẩn 푂푡 theo RNN:  
(
)
ℎ푡 = 휎 푊 ℎ푡−1 + 푈푥푡 + 푏푡  
(1)  
(2)  
푖
C. Mạng Gated Recurrent Unit (GRU)  
(
)
푂푡 = 휏 푊 ℎ푡  
표
GRU là một biến thể của LSTM được giới thiệu bởi  
K.Cho [8]. GRU về cơ bản là LSTM không có cổng đầu  
ra, do đó nó ghi tất cả nội dung từ bộ nhớ vào mạng lớn  
hơn ở từng thời điểm. Tuy nhiên nó được tinh chỉnh bằng  
cách sử dụng một cổng cập nhật được bổ sung vào trong  
cấu trúc khối GRU. Cổng cập nhật là sự kết hợp giữa  
cổng đầu vào và cổng quên. Mô hình GRU được đề xuất  
để đơn giản hóa kiến trúc của mô hình LSTM. Cấu trúc  
của GRU được thể hiện trong Hình 3 và các phương trình  
từ (9) đến (12) thể hiện mối quan hệ giữa đầu vào và kết  
quả dự đoán.  
Trong đó σ và tương ứng là hàm kích hoạt sigmoid  
và softmax, xt là một vectơ đầu vào tại thời điểm t, ht là  
vectơ trạng thái ẩn ở thời điểm t, Wi là ma trận trọng số  
đầu vào, U là ma trận trọng số giữa các lớp ẩn, Wo là ma  
trận trọng số đầu ra và bt là hệ số bias.  
Mô hình RNN có một nhược điểm lớn, đó là tại mỗi  
thời điểm trong quá trình huấn luyện, các trọng số tương  
tự nhau được sử dụng để tính toán đầu ra 푂푡, điều này  
khiến cho kết quả tạo ra không còn chính xác. Mô hình  
Long Short-Term Memory (LSTM) và Gated Recurrent  
Unit (GRU) đã được đề xuất để giải quyết vấn đề này.  
B. Mạng Long Short-Term Memory (LSTM)  
Mạng bộ nhớ dài-ngắn LSTM (Long Short Term  
Memory) [7] là một biến thể của mạng nơ-ron hồi quy  
được đề xuất như một trong những kỹ thuật máy học để  
giải quyết nhiều vấn đề dữ liệu tuần tự. LSTM giúp duy  
trì lỗi có thể lan truyền ngược qua các lớp theo thời gian.  
LSTM được dùng để tăng độ chính xác của kết quả đàu  
ra, cũng như làm cho RNN trở nên hữu ích hơn dựa trên  
các tác vụ bộ nhớ dài hạn. Kiến trúc LSTM như được  
minh họa trong Hình 2, bao gồm bốn thành phần chính;  
cổng đầu vào (i), cổng quên (f), cổng đầu ra (o) và ô nhớ  
(c).  
Hì nh 3. Kiến trúc lõ i của khối GRU [7]  
(
[
]
)
푣푡 = 휎 푊 표푡−1, 푥푡 + 푥푡  
(9)  
(10)  
(11)  
(12)  
푣
(
[
])  
푠푡 = 휎 푊 표푡−1, 푥푡  
푣
(
[
])  
표′푡 = 휔 푊 푠푡 × 표푡−1, 푥푡  
푣
(
)
표푡 = 1 − 푣푡 × 표푡−1 + 푣푡 × 표′푡  
Trong đó không gian đặc trưng (đầu vào) được đại  
diện bởi x và dự đoán được đại diện bởi ot, vt là hàm cập  
nhật. W là trọng số được tối ưu hóa trong quá trình huấn  
luyện. σ và tương ứng là hàm kích hoạt sigmoid và  
tanh để giữ cho thông tin đi qua GRU trong một phạm vi  
cụ thể.  
D. Mô hình huấn luyện Dense Sparse Dense (DSD)  
Hì nh 2. Kiến trúc lõ i của khối LSTM [7]  
Các mô hình nơ-ron nhiều lớp phức tạp cho kết quả  
tốt và có thể thu được các quan hệ phi tuyến cao giữa các  
Khối LSTM đưa ra quyết định về việc lưu trữ, đọc và  
SOÁ 03 (CS.01) 2020  
TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG  
55  
Huỳnh Trọng Thưa, Nguyễn Hoàng Thành  
mô tả trong các Bảng I, II và III.  
dữ liệu đặc trưng và đầu ra. Nhược điểm của các mô hình  
lớn này là chúng dễ bị nhiễu trong tập dữ liệu huấn luyện.  
Việc này dẫn đến tình trạng quá khớp (over-fitting) [9] và  
phương sai cao (high variance) [11].  
Bảng I. Cấu hì nh của mô hình RNN đề xuất  
Lớp (Kiểu)  
Dạng đầu ra  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, 128)  
# tham số  
rnn_1 (SimpleRNN)  
drop_out_1 (Dropout)  
rnn_2 (SimpleRNN)  
drop_out_2 (Dropout)  
rnn_3 (SimpleRNN)  
drop_out_3 (Dropout)  
rnn_4 (SimpleRNN)  
drop_out_4 (Dropout)  
dense_1 (Dense)  
21.888  
0
32.896  
0
32.896  
0
Hì nh 4. Kiến trúc RNN/LSTM/GRU gốc với 4 lớp ẩn  
Bảng II. Cấu hì nh của mô hình LSTM đề xuất  
32.896  
0
Lớp (Kiểu)  
lstm_1 (LSTM)  
Dạng đầu ra  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, 128)  
# tham số  
(None, 128)  
87.552  
(None, 1)  
129  
0
drop_out_1 (Dropout)  
lstm_2 (LSTM)  
0
activation_1(Activatio  
n)  
(None, 1)  
131.584  
Tổng số tham số  
120.705  
drop_out_2 (Dropout)  
lstm_3 (LSTM)  
0
Tuy nhiên, nếu đưa mô hình trở về dạng ít phức tạp sẽ  
khiến hệ thống máy học có thể bỏ lỡ các quan hệ liên  
quan giữa các đặc trưng và đầu ra, dẫn đến vấn đề under-  
fitting [9] và bias cao (high bias) [10]. Đây là vấn đề vô  
cùng thách thức vì độ lệch bias và phương sai rất khó để  
tối ưu hóa cùng một lúc.  
131.584  
drop_out_3 (Dropout)  
lstm_4 (LSTM)  
0
131.584  
0
drop_out_4 (Dropout)  
dense_1 (Dense)  
(None, 128)  
(None, 1)  
129  
Trong nghiên cứu [6], Song và các đồng sự giới thiệu  
DSD, một mô hình huấn luyện “dày đặc – thưa thớt – dày  
đặc” bằng cách lựa chọn các kết nối để loại bỏ và phục  
hồi các kết nối khác sau đó. Nhóm tác giả đã thử nghiệm  
mô hình DSD của mình với GoogLeNet, VGGNet và  
ResNet trên tập dữ liệu ImageNet, NeuralTalk BLEU trên  
tập dữ liệu Flickr-8K, và DeepSpeech-1&2 trên tập dữ  
liệu WSJ’93. Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình  
huấn luyện DSD đã mang lại hiệu quả đáng kể trên các  
tập dữ liệu xử lý ảnh và nhận dạng giọng nói được áp  
dụng trên các mạng rơ-ron sâu.  
activation_1(Activation)  
(None, 1)  
0
Tổng số tham số  
482.433  
Huấn luyện thưa thớt chuẩn hóa mô hình và huấn  
luyện dày đặc sau cùng khôi phục các trọng số đã được  
cắt tỉa (màu đỏ), giúp tăng hiệu suất mô hình mà không bị  
overfitting. Ngoài ra, để đánh giá đúng hiệu quả của việc  
kết hợp, chúng tôi áp dụng kỹ thuật Cross Validation [11]  
cho từng mô hình trên tập dữ liệu UNSW-NB15.  
Bảng III. Cấu hì nh của mô hình GRU đề xuất  
III. MÔ HÌ NH MẠNG NƠ-RON KẾT HỢP  
Lớp (Kiểu)  
Dạng đầu ra  
# tham  
số  
Nhận thấy rằng các mạng nơ-ron hồi quy  
(RNN/LSTM/GRU) có thể học hiệu quả để tạo ra các  
quan hệ phi tuyến cao giữa các đặc trưng đầu vào và đầu  
ra, nghiên cứu này đề xuất một mô hình kết hợp  
RNN/LSTM/GRU với phương pháp huấn luyện 3 giai  
đoạn DSD để nâng cao hiệu quả phát hiện xâm nhập  
mạng. Chúng tôi đặt số lượng nơ-ron của tất cả các lớp  
ẩn là 128. Mô hình đề xuất gồm:  
gru_1 (GRU)  
drop_out_1 (Dropout)  
gru_2 (GRU)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, None, 128)  
(None, 128)  
65.644  
0
98.688  
0
drop_out_2 (Dropout)  
gru_3 (GRU)  
-
Mô hình mạng nơ-ron RNN/LSTM/GRU gốc 4  
lớp ẩn được thể hiện trong Hình 4;  
98.688  
0
drop_out_3 (Dropout)  
gru_4 (GRU)  
-
Mô hình huấn luyện lai DSD-RNN/DSD-  
LSTM/DSD-GRU sử dụng một quá trình ba giai  
đoạn: dày đặc (Dense - D), thưa thớt (Sparse - S),  
tái dày đặc (reDense - D) được áp dụng trên mô  
hình mạng nơ-ron gốc 4 lớp ẩn. Các giai đoạn  
được minh họa trong Hình 5;  
98.688  
0
drop_out_4 (Dropout)  
dense_1 (Dense)  
(None, 128)  
(None, 1)  
129  
activation_1(Activation)  
(None, 1)  
0
Tổng số tham số  
361.857  
Cấu hình đề nghị của các mô hình tương ứng được  
SOÁ 03 (CS.01) 2020  
TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG  
56  
NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁT HIỆN XÂM NHẬP MẠNG BẰNG HUẤN LUYỆN DSD  
trong 100 kết nối theo lần gần đây nhất; ct_src_dport_ltm  
IV. THỰC NGHIỆM  
A. Mô tả tập dữ liệu  
là số kết nối có cùng địa chỉ nguồn và cổng đích trong  
100 kết nối theo lần cuối cùng; ct_dst_sport_ltm là là số  
kết nối có cùng địa chỉ đích và cổng nguồn trong 100 kết  
nối theo lần cuối cùng; is_ftp_login cho biết nếu phiên ftp  
được truy cập bởi người dùng và mật khẩu thì nhận vào  
giá trị 1, ngược lại thì nhận giá trị 0; ct_ftp_cmd là số  
luồng có lệnh trong phiên ftp; ct_flw_http_mthd là số  
luồng có các phương thức như Get và Post trong dịch vụ  
http; ct_src_ltm là số kết nối có cùng địa chỉ nguồn trong  
100 kết nối theo lần gần đây nhất; ct_srv_dst là số lượng  
kết nối có cùng dịch vụ và địa chỉ đích trong 100 kết nối  
theo lần gần đây nhất; attack_cat là tên của từng loại tấn  
công. Trong dữ liệu này, tập hợp chín loại; label nhận giá  
trị 0 cho bình thường và 1 cho các bản ghi tấn công.  
Để đánh giá được hiệu quả của các IDS cần có một bộ  
dữ liệu xâm nhập chuẩn. Các bộ dữ liệu này rất quan  
trọng để thử nghiệm và đánh giá các phương pháp phát  
hiện xâm nhập. Chất lượng của dữ liệu thu thập ảnh  
hưởng đến hiệu quả của các kỹ thuật phát hiện bất  
thường. Một trong số tập dữ liệu chuẩn được dùng rộng  
rãi là KDD Cup 1999 [1] và NLS-KDD [2]. Tuy nhiên,  
chúng vẫn tồn tại một số hạn chế nhất định. Tập dữ liệu  
chuẩn UNSW-NB15 [4] được tạo ra nhằm giải quyết các  
thách thức trên. Các gói mạng thô của tập dữ liệu  
UNSW-NB15 được tạo bởi công cụ IXIA PerfectStorm  
trong Phòng thí nghiệm Cyber Range của Trung tâm An  
ninh mạng Úc (ACCS) để tạo ra một hỗn hợp các hoạt  
động bình thường thực sự và các hành vi tấn công tổng  
hợp hiện đại. Tập dữ liệu đầy đủ chứa tổng cộng  
2.540.044 bản ghi.  
Bảng IV. Mô tả đặc trưng tập dữ liệu rút gọn UNSWNB-15  
#
Đặc  
Kiểu  
#
Đặc  
Kiểu  
trưng  
trưng  
1
2
3
4
5
6
7
8
9
dur  
proto  
service  
state  
float  
23  
dtcpb  
dwin  
integer  
integer  
float  
nominal 24  
nominal 25  
nominal 26  
tcprtt  
synack  
ackdat  
smean  
float  
Hì nh 5. Mô hì nh huấn luyện lai DSD-RNN/DSD-LSTM  
/DSD-GRU với 3 giai đoạn  
spkts  
dpkts  
sbytes  
dbytes  
rate  
integer  
integer  
integer  
integer  
float  
27  
28  
29  
30  
float  
integer  
integer  
integer  
integer  
Tập dữ liệu được rút gọn được mô tả trong Bảng IV  
chỉ có 44 đặc trưng kèm theo nhãn phân lớp, loại bỏ 6  
đặc trưng (dstip, srcip, sport, dsport, Ltime và Stime)  
khỏi tập dữ liệu đầy đủ.  
dmean  
trans_depth  
31 response_bod  
y_len  
Trong Bảng IV, dur là thông tin về tổng thời gian;  
proto là giao thức; service là là loại dịch vụ (http, ftp,  
smtp, ssh,...); state biểu thị trạng thái giao thức; spkts là  
số gói từ nguồn đến đích; dpkts là số gói từ đích đến  
nguồn; sbytes là số byte từ nguồn tới đích; dbytes là số  
bytes từ đích đến nguồn; sttl là giá trị TTL từ nguồn tới  
đích; dttl là giá trị TTL từ đích tới nguồn; sload là số bit  
nguồn; dload là số bit đích; sloss là các gói nguồn được  
truyền lại hoặc bị loại bỏ; dloss là các gói đích được  
truyền lại hoặc bị loại bỏ (mili giây); sinpkt là thời gian  
đến giữa các gói nguồn (mili giây); dinpkt là thời gian  
đến giữa các gói đích; sjit là jitter nguồn (mili giây); djit  
là jitter đích (mili giây); swin là giá trị của kích thước  
TCP quảng bá nguồn; stcpb là số thứ tự của TCP nguồn;  
is_sm_ips_ports cho biết nếu địa chỉ IP nguồn và đích  
bằng nhau và số cổng nguồn và đích bằng nhau thì biến  
này nhận giá trị 1 ngược lại biến này nhận giá trị 0; dtcpb  
là số thứ tự của TCP đích; dwin là giá trị của kích thước  
TCP quảng bá đích; tcprtt là thời gian khứ hồi thiết lập  
kết nối TCP, là tổng của synack và ackdat; synack là thời  
gian thiết lập kết nối TCP giữa gói SYN và SYN_ACK;  
ackdat là thời gian thiết lập kết nối TCP, là thời gian giữa  
SYN_ACK và các gói ACK; smean là giá trị trung bình  
kích thước gói luồng được truyền bởi src; dmean là giá trị  
trung bình kích thước gói luồng được truyền bởi dst;  
trans_depth đại diện cho chiều sâu liên kết trong kết nối  
của giao dịch yêu cầu/phản hồi http; response_body_len  
là kích thước nội dung thực tế không nén của dữ liệu  
được truyền từ dịch vụ http máy chủ; ct_srv_src là số  
lượng kết nối chứa cùng một dịch vụ và địa chỉ nguồn  
trong 100 kết nối gần đây nhất; ct_state_ttl là số cho mỗi  
trạng thái theo phạm vi giá trị cụ thể cho TTL  
nguồn/đích; ct_dst_ltm là số kết nối có cùng địa chỉ đích  
10  
11  
12  
13  
sttl  
dttl  
integer  
integer  
float  
32  
33  
34  
ct_srv_src  
ct_state_ttl  
ct_dst_ltm  
integer  
integer  
integer  
integer  
sload  
dload  
float  
35 ct_src_dport_l  
tm  
14  
sloss  
integer  
36 ct_dst_sport_l  
tm  
integer  
15  
16  
17  
18  
dloss  
sinpkt  
dinpkt  
sjit  
integer  
float  
37 ct_dst_src_ltm  
integer  
binary  
integer  
integer  
38  
39  
is_ftp_login  
ct_ftp_cmd  
float  
float  
40 ct_flw_http_m  
thd  
19  
20  
21  
djit  
float  
41  
42  
43  
44  
ct_src_ltm  
ct_srv_dst  
attack_cat  
label  
integer  
integer  
nonimal  
binary  
Swin  
stcpb  
integer  
integer  
binary  
22 is_sm_i  
ps_ports  
Một phần của tập dữ liệu đầy đủ được chia thành tập  
huấn luyện và tập kiểm thử, cụ thể là  
UNSW_NB15_training-set.csv và UNSW_NB15_testing-  
set.csv. Tập dữ liệu huấn luyện bao gồm 175.341 bản ghi  
trong khi tập dữ liệu kiểm thử chứa 82.332 bản ghi. Số  
lượng đặc trưng trong tập dữ liệu rút gọn khác với số  
lượng đặc trưng trong tập dữ liệu đầy đủ.  
SOÁ 03 (CS.01) 2020  
TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG  
57  
Huỳnh Trọng Thưa, Nguyễn Hoàng Thành  
3) Các phương pháp đánh giá  
B. Tiền xử lý dữ liệu  
Chúng tôi sử dụng 5 metric phổ biến để đánh giá hiệu  
suất phát hiện xâm nhập bao gồm độ chính xác  
(Accuracy), tỷ lệ phát hiện (Detection Rate), Precision, tỷ  
lệ cảnh báo giả (False Alarm Rate) và F1-score. Bảng VI  
thể hiện ma trận nhầm lẫn bao gồm dương tính thật (TP),  
âm tính thật (TN), dương tính giả (FP) và âm tính giả  
(FN). TP và TN chỉ ra rằng trạng thái bị tấn công và trạng  
thái bình thường được phân loại chính xác. FP chỉ ra rằng  
một bản ghi bình thường được dự đoán không chính xác,  
nghĩa là IDS cảnh báo một cuộc tấn công không đúng  
thực tế. FN chỉ ra rằng một bản ghi tấn công được phân  
loại không chính xác, nghĩa là IDS không cảnh báo gì mà  
ghi nhận đây vẫn là bản ghi bình thường.  
1) Chuyển đổi đặc trưng nominal thành dạng số  
Quá trình chuyển đổi đặc trưng nominal thành dạng  
số còn gọi là Numericalization. Trong bộ dữ liệu rút gọn  
UNSW-NB15 có 40 đặc trưng dạng numeric và 4 đặc  
trưng nominal. Vì giá trị đầu vào của RNN, LSTM, GRU  
phải là một ma trận số nên chúng tôi phải chuyển đổi một  
số đặc trưng nominal, chẳng hạn như các đặc trưng  
"proto", "service" và "state" thành dạng số. Chúng tôi  
chuyển các bộ số này bằng thư viện scikit-sklearn  
LabelEncoder [12]. Chẳng hạn, đặc trưng proto trong tập  
dữ liệu có các giá trị không trùng gồm tcp, udp, rdp thì sẽ  
được mã hóa nhãn tương ứng thành số 1, 2, 3.  
Tập dữ liệu rút gọn chứa 10 loại, một loại là normal  
và 9 loại tấn công gồm: generic, exploits, fuzzers, DoS,  
reconnaissance, analysis, backdoor, shellcode và worms.  
Bảng V cho thấy chi tiết phân loại lớp của tập dữ liệu rút  
gọn UNSW-NB15.  
Bảng VI. Ma trận nhầm lẫn  
Dự đoán -  
Tấn công  
Dự đoán -  
Bình thường  
Thực tế - Tấn công  
TP  
FP  
FN  
TN  
2) Chuẩn hóa dữ liệu Min-Max  
Thực tế - Bình thường  
Chuẩn hóa là một kỹ thuật chia tỷ lệ trong đó các giá  
trị được dịch chuyển và định cỡ lại sao cho chúng kết  
thúc trong khoảng từ 0 đến 1. Chuẩn hóa đòi hỏi chúng ta  
phải biết hoặc có thể ước tính chính xác các giá trị tối  
thiểu và tối đa có thể quan sát được.  
Độ chính xác (Accuracy) – là mức độ gần của các  
phép đo với một giá trị cụ thể, thể hiện số lượng các  
trường hợp dữ liệu được phân loại chính xác trên tổng số  
dự đoán. Độ chính xác có thể không phải là thước đo tốt  
nếu tập dữ liệu không được cân bằng (cả hai lớp âm và  
dương có số lượng dữ liệu khác nhau). Công thức tính độ  
chính xác được định nghĩa trong công thức (14).  
Do phạm vi giá trị của dữ liệu thô rất rộng và khác  
nhau, trong một số thuật toán học máy, các hàm mục tiêu  
sẽ không hoạt động đúng nếu không được chuẩn hóa.  
Một lý do khác cho việc chuẩn hóa đặc trưng được áp  
dụng là độ chính xác dự đoán sẽ tăng lên so với không có  
chuẩn hóa [13].  
푇푃 + 푇푁  
(14)  
퐴푐푐푢푟푎푐푦 =  
푇푃 + 푇푁 + 퐹푃 + 퐹푁  
Tỷ lệ cảnh báo giả (False Alarm Rate - FAR) - còn  
được gọi là False Positive Rate (tỷ lệ dương tính giả).  
Thước đo này được tính theo công thức (15). Tỷ lệ lý  
tưởng cho thước đo này càng thấp càng tốt, tức là số phân  
loại nhầm một phân loại bình thường sang dự đoán tấn  
công (FP) càng thấp càng tốt.  
Bảng V. Phâ n loại tấn cô ng trong tập dữ liệu rút gọn  
UNSW-NB15  
Phân loại  
Tập dữ liệu huấn  
luyện  
Tập dữ liệu  
kiểm thử  
UNSW_NB_trai  
ning-set  
UNSW_NB_tes  
ting-set  
퐹푃  
(15)  
퐹퐴푅 =  
퐹푃 + 푇푁  
Normal  
Generic  
56.000  
40.000  
33.393  
18.184  
12.264  
10.491  
2.000  
37.000  
18.871  
11.132  
6.062  
4.089  
3.496  
677  
Độ chính xác phép đo (Precision) – là mức độ gần  
của các phép đo, có giá trị gần với 1 khi kết quả là một  
tập phân loại tốt. Precision là 1 chỉ khi tử số và mẫu số  
bằng nhau (TP = TP + FP), điều này cũng có nghĩa là FP  
bằng 0. Khi FP tăng giá trị dẫn đến mẫu số lớn hơn tử số  
và giá trị chính xác giảm. Công thức tính Precision được  
định nghĩa trong công thức (16).  
Exploits  
Fuzzers  
DoS  
Reconnaissance  
Analysis  
Backdoor  
Shellcode  
Worms  
푇푃  
(16)  
푃푟푒푐푖푠푖표푛 =  
푇푃 + 퐹푃  
1.746  
583  
Tỷ lệ phát hiện (Detection Rate – DR hay Recall) –  
Giá trị DR càng gần với 1 sẽ cho một phân loại tốt. DR là  
1 chỉ khi tử số và mẫu số bằng nhau (TP = TP + FN),  
điều này cũng có nghĩa là FN bằng 0. Khi FN tăng giá trị  
dẫn đến mẫu số lớn hơn tử số và giá trị DR giảm. Chỉ số  
này nhằm đánh giá mức độ tổng quát hóa mô hình tìm  
được và được xác định theo công thức (17).  
1.133  
378  
130  
44  
Tổng cộng  
175.341  
82.332  
Trong thực nghiệm này, chúng tôi sử dụng chuẩn hóa  
Min-Max được cho bởi phương trình (13):  
푇푃  
(17)  
퐷푒푡푒푐푡푖표푛 푅푎푡푒 =  
푇푃 + 퐹푁  
( )  
푥 − 푚푖푛 푥  
푥′ =  
(13)  
Chúng ta luôn mong muốn cả Precision và DR đều  
tốt, nghĩa là một trong hai giá trị FP và FN phải gần bằng  
( )  
( )  
푚푎푥 푥 − 푚푖푛 푥  
SOÁ 03 (CS.01) 2020  
TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG  
58  
NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁT HIỆN XÂM NHẬP MẠNG BẰNG HUẤN LUYỆN DSD  
0 càng tốt. Do đó, chúng ta cần một tham số đo có tính  
đến cả Precision và DR, đó chính là F1-Score, được xác  
định theo công thức (18).  
Các trường hợp trên đều được huấn luyện với Cross  
validation [11]. Kết quả đánh giá được trình bày trong  
Bảng VII (trường hợp 1) và Bảng VIII (trường hợp 2).  
F1-Score được gọi là một trung bình điều hòa  
(harmonic mean) của các tiêu chí Precision và DR. Nó có  
xu hướng lấy giá trị gần với giá trị nào nhỏ hơn giữa 2  
giá trị Precision và DR và đồng thời nó có giá trị lớn nếu  
cả 2 giá trị Precision và DR đều lớn. Chính vì thế F1-  
Score thể hiện được một cách khách quan hơn hiệu quả  
của một mô hình học máy. So với độ chính xác  
(Accuracy), F1-Score phù hợp hơn để đánh giá hiệu suất  
phát hiện của các mẫu dữ liệu không cân bằng.  
Bảng VII. Đánh giá Mô hình RNN, LSTM, GRU trên bộ dữ  
liệu rút gọn UNSW-NB15  
FAR% Acc% Prec% DR%  
F1-S%  
86.78  
86.85  
86.19  
RNN  
LSTM  
GRU  
34.17  
33.37  
34.22  
83.54  
83.70  
82.90  
77.87  
78.23  
77.67  
98.01  
97.95  
96.88  
(
)
2 푃푟푒푐푖푠푖표푛 × 퐷푅  
Kết quả thực nghiệm ba mô hình RNN, LSTM và  
GRU như trong Bảng VII cho thấy mô hình mạng nơ-ron  
LSTM có kết quả tốt nhất với Accuracy, Precision, F1  
Score có chỉ số cao nhất, tỷ lệ dương tính giả FAR thấp  
nhất, chỉ có thông số DR là thấp hơn RNN không đáng  
kể. Mô hình cho kết quả xấu nhất trong thực nghiệm là  
mô hình mạng nơ-ron GRU với tất cả các thông số  
Accuracy, Precision, F1 Score đều có kết quả thấp nhất  
và tỷ lệ dương tính giả FAR cao.  
(18)  
퐹1 − 푆푐표푟푒 =  
푃푟푒푐푖푠푖표푛 + 퐷푅  
2푇푃  
=
2푇푃 + 퐹푃 + 퐹푁  
V. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ  
Trong phạm vi nghiên cứu này, mô hình phân loại nhị  
phân dựa trên mạng RNN, LSTM, GRU được lựa chọn.  
Mô hình này được huấn luyện trên bộ dữ liệu rút gọn  
UNSW-NB15. Thuật toán được xây dựng trên ngôn ngữ  
Python và thư viện Keras, Sklearn, chạy trên nền tảng  
Tensorflow và môi trường của Anaconda.  
Bảng VIII. Đánh giá mô hình huấn luyện DSD-RNN, DSD-  
LSTM, DSD-GRU trên bộ dữ liệu rút gọn UNSW-NB15  
FAR% Acc% Prec% DR%  
F1-S%  
87.36  
Thử nghiệm được thực hiện trên laptop Acer Nitro5,  
có cấu hình CPU Intel Core i5-9300 2.4 GHz, bộ nhớ 16  
GB và GPU 3 Gibytes. Thực nghiệm đã được thiết kế để  
nghiên cứu hiệu suất giữa 3 mô hình mạng nơ-ron RNN,  
LSTM và GRU trong phân loại nhị phân (bình thường,  
bất thường).  
DSD-  
RNN  
32.62  
33.10  
32.63  
84.27  
84.21  
84.16  
78.88  
78.67  
78.80  
98.06  
98.35  
97.87  
DSD-  
LSTM  
87.35  
87.25  
DSD-  
GRU  
Cả ba mô hình RNN, LSTM, GRU đều được huấn  
luyện với số epoch là 100, trong quá trình compile mô  
hình với thông số hàm optimize là Adam với learning  
rate theo mặc định (0.001), batch_size là 256, hàm 푙표푠푠  
là 푏푖푛푎푟푦_푐푟표푠푠푒푛푡푟표푝푦, tiêu chí tối ưu là theo độ chính  
xác (accuracy).  
Kết quả thực nghiệm ba mô hình DSD-RNN, DSD-  
LSTM và DSD-GRU như trong Bảng VIII cho thấy mô  
hình kết hợp DSD-RNN cho kết quả tốt nhất với  
Accuracy, Precision, F1-Score có chỉ số cao nhất, tỷ lệ  
dương tính giả FAR thấp nhất, chỉ có thông số DR là thấp  
hơn mô hình kết hợp DSD-LSTM. Mô hình kết hợp cho  
kết quả xấu nhất trong thực nghiệm là DSD-GRU với tất  
cả các thông số Accuracy, Precision, F1-Score đều có kết  
quả thấp nhất và tỷ lệ dương tính giả FAR cao.  
Các mô hình RNN, LSTM, GRU cơ bản giống nhau,  
chỉ khác nhau về kiến trúc lõi của nơ-ron, cụ thể:  
•
Các lớp RNN/LSTM/GRU gồm 128 đơn vị  
nơ-ron;  
Qua thực nghiệm, so sánh hiệu quả giữa mô hình  
mạng nơ-ron RNN, LSTM, GRU với mô hình kết hợp  
huấn luyện 3 giai đoạn DSD-RNN, DSD-LSTM, DSD-  
GRU như trong Bảng IX, Bảng X và Bảng XI đều giúp  
tăng hiệu quả mô hình với các thông số Accuracy,  
Precision, DR, F1 Score đều tăng và tỷ lệ dương tính giả  
FAR giảm.  
•
•
Các lớp Dropout với hệ số là 0.1;  
Lớp Dense với hàm kích hoạt là sigmoid.  
Trong đó, lớp Dropout giúp tránh tình trạng  
overfitting, lớp Dense cuối cùng là lớp đầu ra để đánh giá  
đầu ra là 1 hay 0, tức là bất thường hay bình thường.  
Mỗi pha đều áp dụng DSD cho cả 3 mô hình DSD-  
RNN/DSD-LSTM/DSD-GRU. Tuy nhiên ở pha cuối  
cùng là pha tái dày đặc khôi phục kết nối thì tỷ lệ học  
được giảm xuống còn 0.0001.  
B. Đánh giá  
Giữa ba mô hình mạng nơ-ron RNN, LSTM, GRU có  
kết quả khá tương đồng nhau. RNN cho kết quả tốt nhất  
với tiêu chí tỷ lệ phát hiện 98.01%. LSTM cho kết quả tốt  
nhất với tỷ lệ cảnh báo giả (FAR) 33.37%, độ chính xác  
83.70%, Precision 78.23% và F1 Score 86.85%. GRU  
không có kết quả nào là tốt nhất trong thử nghiệm này.  
A. Kết quả  
Thử nghiệm mô hình huấn luyện được thực hiện với 2  
trường hợp sau:  
Trường hợp 1: Mô hình RNN, LSTM, GRU trên tập  
dữ liệu rút gọn UNSW-NB15.  
Tương tự, chúng tôi cũng so sánh giữa 3 mô hình  
DSD-RNN, DSD-LSTM và DSD-GRU. Kết quả giữa ba  
mô hình này tương đồng nhau. DSD-RNN cho tỷ lệ cảnh  
báo giả tốt nhất với 32.62%, độ chính xác 84.27%,  
Precision 78.88%, F1-Score 87.36%. DSD-LSTM cho  
Trường hợp 2: Mô hình RNN, LSTM, GRU trên tập  
dữ liệu rút gọn UNSW-NB15 kết hợp với mô hình huấn  
luyện DSD.  
SOÁ 03 (CS.01) 2020  
TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG  
59  
Huỳnh Trọng Thưa, Nguyễn Hoàng Thành  
VI. KẾT LUẬN  
kết quả tốt nhất với tỷ lệ phát hiện 98.35%. DSD-GRU  
không có kết quả nào là tốt nhất trong thử nghiệm này.  
Từ kết quả thực nghiệm cho thấy cả 3 mô hình mạng  
nơ-ron RNN, LSTM, GRU đều cho kết quả tốt trên tập  
dữ liệu rút gọn UNSW-NB15. Mô hình ©mạng nơ-ron  
LSTM cho thấy hiệu quả tốt nhất. Việc đưa mô hình huấn  
luyện DSD vào mạng nơ-ron RNN, LSTM, GRU giúp cải  
thiện hiệu suất với hầu hết các tiêu chí. Trong đó mô hình  
mạng nơ-ron RNN được cải thiện hiệu quả nhất sau khi  
áp dụng mô hình huấn luyện DSD. Trong phạm vi thực  
nghiệm của nghiên cứu này, chúng tôi dùng độ cắt tỉa là  
25%. Hướng tiếp cận trong tương lai, chúng tôi sẽ nghiên  
cứu việc thay đổi độ cắt tỉa bao nhiêu là phù hợp trên tập  
dữ liệu đầy đủ UNSW-NB15 và áp dụng mô hình huấn  
luyện vào các mạng nơ-ron khác với thiết kế chi tiết hơn  
nhằm đánh giá đầy đủ hơn nữa về hiệu quả của sự kết  
hợp này.  
Bảng IX. Đánh giá mô hình huấn luyện DSD-RNN và  
RNN trên bộ dữ liệu rút gọn UNSW-NB15  
FAR% Acc% Prec%  
DR%  
98.06  
98.01  
F1-S%  
87.36  
DSD-  
RNN  
32.62  
84.27  
78.88  
RNN  
34.17  
83.54  
77.87  
86.78  
Bảng X. Đánh giá mô hình huấn luyện DSD-LSTM và  
LSTM trên bộ dữ liệu rút gọn UNSW-NB15  
FAR% Acc% Prec% DR%  
F1-S%  
87.35  
DSD-  
LSTM  
33.10  
84.21  
78.67  
98.35  
TÀI LIỆU THAM KHẢO  
LSTM  
33.37  
83.70  
78.23  
97.95  
86.85  
Bảng XI. Đánh giá mô hình huấn luyện DSD-GRU và  
GRU trên bộ dữ liệu rút gọn UNSW-NB15  
[1] Hettich, S. and Bay, S. D., “KDD Cup 1999 Data,” 28  
[Accessed 02 Feb 2020].  
FAR% Acc% Prec% DR%  
F1-S%  
87.25  
[2] M. Tavallaee, E. Bagheri, W. Lu, and A. Ghorbani, “A  
Detailed Analysis of the KDD CUP 99 Data Set,” 2009.  
DSD-  
GRU  
32.63  
84.16  
78.80  
97.87  
GRU  
34.22  
82.90  
77.67  
96.88  
86.19  
[3] Nour Moustafa, Jill Slay, “UNSW-NB15:  
A
Comprehensive Data set for Network,” in Military  
Communications and Information Systems Conference  
(MilCIS), Canberra, Australia, 2015.  
RNN có vấn đề về “vanishing gradient” (gradient  
được sử dụng để cập nhật giá trị của weight matrix trong  
RNN và nó có giá trị nhỏ dần theo từng layer khi thực  
hiện back propagation). Khi gradient trở nên rất nhỏ (có  
giá trị gần bằng 0) thì giá trị của weight matrix sẽ không  
được cập nhật thêm và do đó mạng nơ-ron sẽ dừng việc  
học tại lớp này. Tuy nhiên khi dùng DSD, mạng RNN sẽ  
được cắt tỉa trọng số và được huấn luyện lại lần nữa.  
Điều này giúp khôi phục trọng số, khắc phục được vấn đề  
“vanishing gradient” và làm tăng hiệu quả huấn luyện ở  
pha Dense cuối cùng. Trong khi đó, LSTM và GRU đã  
thêm các cổng (cổng quên, cổng cập nhật và hàm tanh)  
để khắc phục vấn đề “vanishing gradient”, vì vậy cải tiến  
hiệu quả phát hiện xâm nhập của LSTM và GRU bằng  
huấn luyện DSD không bằng khi áp dụng DSD vào RNN.  
[4] Moustafa, Nour Moustafa Abdelhameed, “The UNSW-  
NB15 Dataset Description,” 14 November 2018. [Online].  
cyber/cybersecurity/ADFA-NB15-Datasets/. [Accessed 02  
August 2020].  
[5] Vinayakumar R et al., “A Comparative Analysis of Deep  
learning Approaches for Network Intrusion Detection  
Systems (N-IDSs),” International Journal of Digital Crime  
and Forensics, vol. 11, no. 3, p. 25, July 2019.  
[6] Song Han∗, Huizi Mao, Enhao Gong, Shijian Tang,  
William J. Dally, “DSD: Dense-Sparse-Dense Traning For  
Deep Neural Networks,” in ICLR 2017, 2017.  
Ngoài ra, qua thực nghiệm cũng cho thấy khi áp dụng  
mô hình huấn luyện DSD vào 3 mạng nơ-ron RNN,  
LSTM, GRU đều cho kết quả khả quan hơn. Bảng XII  
minh họa kết quả của mô hình huấn luyện DSD-  
[7] Anani, Wafaa, “Recurrent Neural Network Architectures  
Toward Intrusion Detection,” in Recurrent Neural Network  
Architectures Toward Intrusion Detection, Electronic  
Thesis and Dissertation Repository. 5625, 2018.  
(RNN/LSTM/GRU)  
so  
với  
mô  
hình  
gốc  
[8] K. Cho, J. Chung, C .Gulcehre, and Y. Bengio, “Empirical  
evaluation of gated recurrent neural networks on sequence  
modeling,” Computing Research Repository (CoRR), 2014.  
RNN/LSTM/GRU. Với tiêu chí FAR, “-” là tốt hơn và  
các tiêu chí còn lại thì “+” là tốt hơn.  
Bảng XII. Bảng đánh giá mô hình huấn luyện DSD (DSD-  
RNN, DSD-LSTM, DSD-GRU) so với mô hì nh mạng nơ-  
ron gốc (RNN, LSTM, GRU)  
[9] Brownlee, Jason, “Overfitting and Underfitting With  
Machine Learning Algorithms,” 12 August 2019. [Online].  
Available:  
FAR  
(%)  
Acc  
(%)  
Prec  
(%)  
DR  
(%)  
F1-S  
(%)  
underfitting-with-machine-learning-algorithms/. [Accessed  
03 August 2020].  
DSD-  
RNN  
-
+
+
+
+
1.556  
0.7249  
1.0044  
0.0463  
0.5760  
[10] Brownlee, Jason, “Gentle Introduction to the Bias-  
Variance Trade-Off in Machine Learning,” 25 October  
DSD-  
LSTM  
-
+
+
+
+
2019.  
[Online].  
Available:  
0.270  
0.5123  
0.4422  
0.3944  
0.5009  
to-the-bias-variance-trade-off-in-machine-learning/.  
[Accessed 03 August 2020].  
DSD-  
GRU  
-
+
+
+
+
1.595  
1.2646  
1.1272  
0.9949  
1.0612  
SOÁ 03 (CS.01) 2020  
TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG  
60  
NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁT HIỆN XÂM NHẬP MẠNG BẰNG HUẤN LUYỆN DSD  
[11] Gupta, Prashant, “Cross-Validation in Machine Learning,”  
Towards Data Science, 05 June 2017. [Online]. Available:  
machine-learning-72924a69872f. [Accessed 02 August  
2020].  
[12] Pedregosa et al., “Scikit-learn: Machine Learning in  
Python,” 2011. [Online]. Available: https://scikit-  
learn.org/stable/modules/.  
[13] Sergey Ioffe, Christian Szegedy, “Batch Normalization:  
Accelerating Deep Network Training by Reducing Internal  
Covariate Shift,” 2015.  
ENHANCING NETWORK INTRUSION  
DETECTION EFFICIENCY USING DSD  
Abstract: Most modern intrusion detection models are  
applying machine learning to produce intrusion detection  
and classification results with high accuracy. This study  
proposes a model combining multi-layered neural  
networks with DSD multi-stage training method to  
simultaneously improve many criteria related to the  
performance of intrusion detection systems on the UNSW  
‑ NB15 dataset which is regularly updated for the features  
and follows new attack patterns. We conduct experiments  
on 3 neural network models RNN, LSTM, and GRU to  
evaluate the efficiency associated with each model  
through many criteria such as accuracy, detection rate,  
false alarm rate, precision and F1-Score.  
Keywords: network security, machine learning, deep  
learning, IDS, neural network.  
Huỳnh Trọng Thưa, Trưởng Bộ  
mô n An toàn Thô ng tin, Khoa Cô ng  
nghệ Thông tin 2, Học viện Công nghệ  
Bưu chính Viễn thông cơ sở tại TP.  
Hồ Chí Minh. Thưa nhận bằng Cử  
nhân Công nghệ Thông tin của Đại  
học Khoa học Tự nhiên TP. Hồ Chí  
Minh, bằng Thạc sĩ Kỹ thuật Máy tính  
tại Đại học Kyung Hee, Hàn Quốc và  
bằng Tiến sĩ Khoa học Máy tính tại Đại  
học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.  
Hồ Chí Minh. Lĩnh vực nghiên cứu: An  
toàn và bảo mật thông tin, blockchain,  
mật mã học, điều tra.  
Nguyễn Hoàng Thành, Nhận bằng  
Kỹ sư Hệ thống thông tin của Học viện  
Công nghệ Bưu chính Viễn thông năm  
2013. Hiện tại, Thành đang là học viên  
cao học của Học viện Công nghệ Bưu  
chính Viễn thông cơ sở tại TP. Hồ Chí  
Minh. Lĩnh vực nghiên cứu chính: An  
toàn thô ng tin, học máy  
SOÁ 03 (CS.01) 2020  
TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG  
61  
pdf 8 trang Thùy Anh 20280 Free
Bạn đang xem tài liệu "Nâng cao hiệu quả phát hiện xâm nhập mạng bằng huấn luyện DSD", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfnang_cao_hieu_qua_phat_hien_xam_nhap_mang_bang_huan_luyen_ds.pdf