Machine learning (ML)-based network intrusion detection system (NIDS) plays a critical role in discovering unknown and novel threats in a large-scale cyberspace. It has been widely adopted as a mainstream hunting method in many organizations, such as financial institutes, manufacturing companies and government agencies. However, there are two challenging issues in the existing designs: 1) achieving excellent performance of threat detection is often at the cost of a large number of false positives, leading to the problem of alert fatigue and 2) the interpretability of detection results is low, making it difficult for the security analyst to obtain the insight of threats and take prompt actions against the attacks. To tackle the above issues, in this paper we propose a defense mechanism, DarkHunter, that includes three parts: stream processor, detection engine and incident analyzer. The stream processor converts raw network packet streams into data records of a set of statistical features that can be effectively used for learning; The detection engine leverages an efficient ensemble neural network (EnsembleNet) to identify anomalous network traffic; The incident analyzer applies a correlation analysis to filter out the mis-predictions from EnsembleNet, traces each detected threat from its statistical representation back to its source traffic flow to enhance its intelligibility and prioritizes the threats to be responded to minimize security risks. Our evaluations, based on the UNSW-NB15 testbed, show that DarkHunter significantly outperforms state-of-the-art ML-based NIDS designs by achieving higher accuracy, higher detection rate, higher precision, higher F1 score while keeping lower false alarm rate.


翻译:机器学习(ML)基于网络入侵探测系统(NIDS)在发现大规模网络网络空间的未知和新威胁方面发挥着关键作用,它在许多组织,如金融机构、制造公司和政府机构被广泛采用为主流狩猎方法,但现有设计中有两个具有挑战性的问题:(1) 威胁探测的出色性能往往以大量假正数为代价,导致戒备疲劳问题;(2) 检测结果的可解释性较低,使安全分析员难以了解各种威胁并针对袭击迅速采取行动。为了解决上述问题,我们在本文件中提议了一种精确的防御机制,包括三个部分:流处理器、检测引擎和事件分析器。 流处理器将原始网络包流转换为一套统计特征的数据记录,这些统计特征可以有效地用于学习; 检测引擎利用一个高效的元素神经网络(EnsemplleNet)来识别反常现象网络的流量; 事件分析员采用更高的关联性分析方法,从错误的准确度中过滤错误的精确度,从EndHunhelsemretretrestrational Suprelations report-

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