Smart home IoT systems and devices are susceptible to attacks and malfunctions. As a result, users' concerns about their security and safety issues arise along with the prevalence of smart home deployments. In a smart home, various anomalies (such as fire or flooding) could happen, due to cyber attacks, device malfunctions, or human mistakes. These concerns motivate researchers to propose various anomaly detection approaches. Existing works on smart home anomaly detection focus on checking the sequence of IoT devices' events but leave out the temporal information of events. This limitation prevents them to detect anomalies that cause delay rather than missing/injecting events. To fill this gap, in this paper, we propose a novel anomaly detection method that takes the inter-event intervals into consideration. We propose an innovative metric to quantify the temporal similarity between two event sequences. We design a mechanism to learn the temporal patterns of event sequences of common daily activities. Delay-caused anomalies are detected by comparing the sequence with the learned patterns. We collect device events from a real-world testbed for training and testing. The experiment results show that our proposed method achieves accuracies of 93%, 88%, 89% for three daily activities.


翻译:智能家庭 IoT 系统和设备很容易受到攻击和故障。 因此, 用户对自身安保和安全问题的担忧会随着智能家庭部署的普及而产生。 在智能家庭, 各种异常( 如火灾或洪水)可能发生, 原因是网络袭击、 装置故障或人为错误。 这些关注促使研究人员提出各种异常探测方法。 智能家庭异常探测的现有工作侧重于检查IoT 设备事件的序列, 但却忽略了事件的时间信息。 这一限制使他们无法发现造成延误而不是失踪/ 发射事件的异常现象。 为了填补这一空白, 我们在本文件中提出了一个新的异常检测方法, 以考虑到事件间间隔。 我们提出了一个创新的衡量标准, 以量化两个事件序列之间的时间相似性。 我们设计了一个机制, 学习常见日常活动时间序列的时间模式。 通过将序列与所学模式进行比较, 检测出由延迟引起的异常。 我们从真实世界测试的培训和测试中收集了设备事件。 实验结果显示, 我们提出的方法达到了93%、 88 % 、 89 % 的日常活动实现了93% 。

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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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