Traffic classification, i.e. the identification of the type of applications flowing in a network, is a strategic task for numerous activities (e.g., intrusion detection, routing). This task faces some critical challenges that current deep learning approaches do not address. The design of current approaches do not take into consideration the fact that networking hardware (e.g., routers) often runs with limited computational resources. Further, they do not meet the need for faithful explainability highlighted by regulatory bodies. Finally, these traffic classifiers are evaluated on small datasets which fail to reflect the diversity of applications in real commercial settings. Therefore, this paper introduces a Lightweight, Efficient and eXplainable-by-design convolutional neural network (LEXNet) for Internet traffic classification, which relies on a new residual block (for lightweight and efficiency purposes) and prototype layer (for explainability). Based on a commercial-grade dataset, our evaluation shows that LEXNet succeeds to maintain the same accuracy as the best performing state-of-the-art neural network, while providing the additional features previously mentioned. Moreover, we demonstrate that LEXNet significantly reduces the model size and inference time compared to the state-of-the-art neural networks with explainability-by-design and post hoc explainability methods. Finally, we illustrate the explainability feature of our approach, which stems from the communication of detected application prototypes to the end-user, and we highlight the faithfulness of LEXNet explanations through a comparison with post hoc methods.


翻译:交通分类,即确定网络中流通的应用类型,是许多活动(例如入侵探测、路由)的战略任务。这一任务面临着当前深层学习方法无法解决的一些重大挑战。当前方法的设计没有考虑到网络硬件(例如路由器)通常使用有限的计算资源这一事实。此外,它们没有满足监管机构强调的忠实解释的必要性。最后,这些交通分类器用小型数据集进行评估,这些数据集未能反映实际商业环境中应用的多样性。因此,本文为互联网交通分类引入了轻重、高效和可互换的动态神经网络(LEXNet),这是目前深层学习方法无法解决的。当前方法的设计没有考虑到网络硬件(例如路由器)往往以有限的计算资源运行。此外,根据商业级数据集,我们的评估表明,LEXNet成功地保持了与最能表现的状态-智能通信网络一样的准确性,同时提供了前面提到的额外特征。此外,我们用LEXNet网络的精确性、易移动性模型和定型模型解释,我们用最终的精确性解释了我们定型用户网络的精确性,我们用定型模型解释了我们定型的精确性模型和定型的精确性。

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