基于联合注意力机制和一维卷积神经网络-双向长短期记忆网络模型的流量异常检测方法

来源：电子与信息学报杂志2023年第10期北京时间：

作者：尹梓诺, 马海龙, 胡涛

单位：解放军信息工程大学信息技术研究所 郑州 450001

摘要：针对流量数据集中类别不平衡限制了分类模型对少数类攻击流量的检测性能这一问题，该文提出一种基于联合注意力机制和1维卷积神经网络-双向长短期记忆网络(1DCNN-BiLSTM)模型的流量异常检测方法。首先在数据预处理过程中利用BorderlineSMOTE方法对流量数据不平衡训练样本预处理，使得各类流量数据均衡，有助于后续模型对各类数据的充分训练。然后设计联合注意力机制和1DCNN-BiLSTM的模型对流量数据进行训练，提取流量数据的局部和长距离序列特征并进行分类，通过注意力机制将对分类有用的特征按其重要性赋予权值，提高对少数攻击类的检出率。实验结果表明，同几种现有方法相比，该文方法对NSL-KDD和CICIDS2017数据集的检测准确率最高(可达93.17%和98.65%)，对NSL-KDD数据集中的提权攻击(U2R)攻击流量的检出率至少提升13.70%，证明了该文方法提升少数类攻击流量检出率的有效性。

关键词：流量异常检测, 类别不平衡, 一维卷积神经网络-双向长短期记忆网络, 注意力机制

基金资助：国家重点研发计划(2018YFB0804002)