基于高效联邦学习算法的网络入侵检测模型

来源：计算机应用杂志2023年第4期北京时间：

作者：郝劭辰, 卫孜钻, 马垚, 于丹, 陈永乐

单位：太原理工大学 信息与计算机学院，山西 晋中 030600

摘要：为解决在入侵检测场景中引入联邦学习技术后，由于节点间存在流量数据非独立同分布（non-iid）现象而导致模型难以聚合并得到高识别率的问题，构造了一种高效联邦学习算法（H-E-Fed），并基于该算法构建了对应的入侵检测模型。首先，协调方设计针对流量数据的全局模型，并下发至入侵检测节点间进行模型训练；然后，协调方收集本地模型，并对节点间本地模型的协方差矩阵评估偏度，以衡量节点间模型的相关性，从而重新分配模型聚合参数，并生成新的全局模型；最后，协调方与节点多轮交互，直至全局模型收敛。实验结果表明，与基于联邦平均（FedAvg）算法和FedProx算法的模型相比，基于高效联邦学习算法的入侵检测模型在节点间产生数据non-iid现象时的通信消耗更低；且在KDDCup99数据集和CICIDS2017数据集上，与基线模型相比，准确率分别提升了10.39%、8.14%与4.40%、5.98%。

关键词：联邦学习,入侵检测,机器学习,模型聚合,信息安全

基金资助：山西省基础研究计划项目(20210302123131)