undefined

A federated learning-based zero trust intrusion detection system for Internet of Things

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Javeed Danish; Saeed Muhammad Shahid; Adil Muhammad; Kumar Prabhat; Jolfaei Alireza

Abstrakti:

The rapid expansion of Internet of Things (IoT) devices presents unique challenges in ensuring the security and privacy of interconnected systems. As cyberattacks become more frequent, developing an effective and scalable Intrusion Detection System (IDS) based on Federated Learning (FL) for IoT becomes increasingly complex. Current methodologies struggle to balance spatial and temporal feature extraction, especially when dealing with dynamic and evolving cyber threats. The lack of diversity in datasets used for FL-based IDS evaluations further impedes progress. There is also a noticeable tradeoff between performance and scalability, particularly as the number of edge devices in communication increases. To address these challenges, this article introduces a horizontal FL model that combines Convolutional Neural Networks (CNN) and Bidirectional Long-Term Short Memory (BiLSTM) for effective intrusion detection. This hybrid approach aims to overcome the limitations of existing methods and enhance the effectiveness of intrusion detection in the context of FL for IoT. Specifically, CNN is used for spatial feature extraction, enabling the model to identify local patterns indicative of potential intrusions, while the BiLSTM component captures temporal dependencies and learns sequential patterns within the data. The proposed IDS follows a zero-trust model by keeping the data on local edge devices and sharing only the learned weights with the centralized FL server. The FL server then aggregates updates from various sources to optimize the accuracy of the global learning model. Experimental results using CICIDS2017 and Edge-IIoTset demonstrate the effectiveness of the proposed approach over centralized and federated deep learning-based IDS.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Elsevier

Volyymi

162

Artikkelinumero

103540

Julkaisu­foorumi

50397

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.adhoc.2024.103540

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä