Network intrusion detection systems are evolving into intelligent systems that perform data analysis while searching for anomalies in their environment. Indeed, the development of deep learning techniques paved the way to build more complex and effective threat detection models. However, training those models may be computationally infeasible in most Edge or IoT devices. Current approaches rely on powerful centralized servers that receive data from all their parties - violating basic privacy constraints and substantially affecting response times and operational costs due to the huge communication overheads. To mitigate these issues, Federated Learning emerged as a promising approach, where different agents collaboratively train a shared model, without exposing training data to others or requiring a compute-intensive centralized infrastructure. This work presents GowFed, a novel network threat detection system that combines the usage of Gower Dissimilarity matrices and Federated averaging. Different approaches of GowFed have been developed based on state-of the-art knowledge: (1) a vanilla version; and (2) a version instrumented with an attention mechanism. Furthermore, each variant has been tested using simulation oriented tools provided by TensorFlow Federated framework. In the same way, a centralized analogous development of the Federated systems is carried out to explore their differences in terms of scalability and performance - across a set of designed experiments/scenarios. Overall, GowFed intends to be the first stepping stone towards the combined usage of Federated Learning and Gower Dissimilarity matrices to detect network threats in industrial-level networks.


翻译:网络入侵探测系统正在演变成智能系统,进行数据分析,同时寻找环境异常现象;事实上,深深学习技术的开发为建立更复杂和有效的威胁探测模型铺平了道路;然而,在大多数边缘或IoT装置中,培训这些模型可能无法进行计算;目前的方法依赖强大的中央服务器,这些服务器接收各方的数据――违反基本的隐私限制,并因庞大的通信间接费用而严重影响反应时间和业务成本;为缓解这些问题,联邦学习组织出现了一种充满希望的方法,不同代理机构合作培训了一个共享模型,而没有向他人披露培训数据,也没有要求建立计算密集的中央集中式中央基础设施;这项工作提出了Gowfed,这是一个新的网络威胁探测系统,将Gower差异矩阵的使用情况和指数平均值结合起来。GowFed的不同方法是根据最新知识开发的:(1) vanilla版本;和(2) 带有关注机制的版本。此外,每种变式都利用TensorFlow Freed框架提供的模拟导向工具进行了测试,没有向他人披露培训,也没有要求一个计算密集的中央化的中央化网络威胁探测系统,从而测量了联邦内部网络的准确性水平,并探索了内部系统。

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