Motivated by the recent surge of criminal activities with cross-cryptocurrency trades, we introduce a new topological perspective to structural anomaly detection in dynamic multilayer networks. We postulate that anomalies in the underlying blockchain transaction graph that are composed of multiple layers are likely to also be manifested in anomalous patterns of the network shape properties. As such, we invoke the machinery of clique persistent homology on graphs to systematically and efficiently track evolution of the network shape and, as a result, to detect changes in the underlying network topology and geometry. We develop a new persistence summary for multilayer networks, called stacked persistence diagram, and prove its stability under input data perturbations. We validate our new topological anomaly detection framework in application to dynamic multilayer networks from the Ethereum Blockchain and the Ripple Credit Network, and demonstrate that our stacked PD approach substantially outperforms state-of-art techniques.


翻译:以最近跨加密货币交易的犯罪活动激增为动力,我们对动态多层网络中的结构性异常现象探测采用了新的地形学视角;我们假设由多层组成的基本链条交易图中的异常现象也可能表现在网络形状属性的异常模式中;因此,我们在图表中援引Cluque 持久性同质学机制,系统而有效地跟踪网络形状的演变,从而检测网络基本地形和几何的变化;我们为多层网络编制新的持久性概要,称为堆叠持久性图,并在输入数据扰动下证明其稳定性;我们验证我们新的表层异常现象检测框架,用于Etheenum 链和Riple Credit网络的动态多层网络,并证明我们堆叠式的PD方法大大超越了最新技术。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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