The widespread deployment of Internet of Things (IoT) devices requires intrusion detection systems (IDS) with high accuracy while operating under strict resource constraints. Conventional deep learning IDS are often too large and computationally intensive for edge deployment. We propose a lightweight IDS that combines SHAP-guided feature pruning with knowledge-distilled Kronecker networks. A high-capacity teacher model identifies the most relevant features through SHAP explanations, and a compressed student leverages Kronecker-structured layers to minimize parameters while preserving discriminative inputs. Knowledge distillation transfers softened decision boundaries from teacher to student, improving generalization under compression. Experiments on the TON\_IoT dataset show that the student is nearly three orders of magnitude smaller than the teacher yet sustains macro-F1 above 0.986 with millisecond-level inference latency. The results demonstrate that explainability-driven pruning and structured compression can jointly enable scalable, low-latency, and energy-efficient IDS for heterogeneous IoT environments.


翻译:物联网设备的广泛部署要求入侵检测系统在严格资源约束下仍能保持高精度。传统深度学习入侵检测系统通常规模过大且计算密集,难以在边缘端部署。本文提出一种轻量级入侵检测系统,结合SHAP引导的特征剪枝与知识蒸馏的Kronecker网络。高容量教师模型通过SHAP解释识别最相关特征,压缩后的学生模型利用Kronecker结构化层在保留判别性输入的同时最小化参数量。知识蒸馏将软化的决策边界从教师模型传递至学生模型,提升了压缩条件下的泛化能力。在TON_IoT数据集上的实验表明,学生模型比教师模型缩小近三个数量级,同时保持0.986以上的宏观F1分数与毫秒级推理延迟。结果表明,可解释性驱动的剪枝与结构化压缩能够协同实现适用于异构物联网环境的可扩展、低延迟、高能效入侵检测系统。

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