A fast network intrusion detection system using adaptive synthetic oversampling and LightGBM

过采样 计算机科学 入侵检测系统 预处理器 数据挖掘 数据预处理 假阳性率 人工智能 人工神经网络 机器学习 模式识别(心理学) 计算机网络 带宽(计算)
作者
Jingmei Liu,Yuanbo Gao,Fengjie Hu
出处
期刊:Computers & Security [Elsevier BV]
卷期号:106: 102289-102289 被引量:210
标识
DOI:10.1016/j.cose.2021.102289
摘要

Network intrusion detection systems play an important role in protecting the network from attacks. However, Existing network intrusion data is imbalanced, which makes it difficult to accurately detect minority attacks, and the training and detection time of deep neural network detection systems is relatively long. According to these problems, this paper proposes a network intrusion detection system based on adaptive synthetic (ADASYN) oversampling technology and LightGBM. First, we normalize and one-hot encode the original data through data preprocessing to avoid the impact of the maximum or minimum value on the overall characteristics. Second, we increase the minority samples by ADASYN oversampling technology to solve the problem of the low detection rate of minority attacks due to the imbalance of the training data. Finally, the LightGBM ensemble learning model is used to further reduce the time complexity of the system while ensuring the accuracy of detection. Through experimental verification on the NSL-KDD, UNSW-NB15 and CICIDS2017 data sets, the results show that the detection rate of minority samples can be improved after ADASYN oversampling, thereby improving the overall accuracy rate. The accuracy of the proposed algorithm is up to 92.57%, 89.56% and 99.91% respectively in the three test sets, and it consumes less time in the training and detection process, which is superior to other existing methods.
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