Detecção de anomalias em internet das coisas: uma abordagem utilizando análise de quantificação de recorrência

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Preuss, Jonathan Ortiz
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/0013000005xtk
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Ciência da Computação
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22286
Resumo: Internet of Things environments are the target of a large number of cyber attacks, mainly due to the simplicity of design of the equipment involved and the vulnerabilities resulting from this. According to the literature, traditional security solutions are not effective for IoT networks and it is necessary to develop new techniques and models for security. The security solutions that have been proposed in the literature mostly use Machine Learning techniques, deal with the traffic of the IoT environment in an aggregated way and are linked to specific applications and technologies. Solutions capable of dealing with the heterogeneous characteristics and behaviors of IoT environments are still a challenge. This work proposes a method for the detection and identification of anomalous devices, through the segmentation of the IoT environment in device classes and the use, on these classes, of the technique of quantitative analysis of recurrence in conjunction with an adaptive classifier. For the validation process, the method was used in two scenarios of IoT networks, one scenario analyzing traffic in an aggregate manner and the other scenario with traffic treated in a continued manner according to the behavioral classes (both scenarios with malware and DDoS attacks). For the purpose of comparing the classification capacity, two other methods were implemented and executed (in segmented and aggregated scenarios). The series of experiments carried out demonstrates the benefits of treating traffic in a segmented manner, as well as the high rate of accuracy and precision achieved by the proposed method, where a rate of 91.66% accuracy was achieved for the AIDA method in an environment segmented and 68% accuracy when used in an aggregate environment, in relation to the other tested methods, AIDA is superior and the difference in accuracy varies from 0.55% to 37.24% (aggregate) and 19 , 26% to 37.82% (segmented).
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spelling Detecção de anomalias em internet das coisas: uma abordagem utilizando análise de quantificação de recorrênciaAnomalies detection of things internet devices: an approach using recurrence quantification analysisDetecção de anomaliasInternet das coisasAnálise quantitativa da recorrênciaAnomaly detectionInternet of thingsQuantitative recurrence analysisCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOInternet of Things environments are the target of a large number of cyber attacks, mainly due to the simplicity of design of the equipment involved and the vulnerabilities resulting from this. According to the literature, traditional security solutions are not effective for IoT networks and it is necessary to develop new techniques and models for security. The security solutions that have been proposed in the literature mostly use Machine Learning techniques, deal with the traffic of the IoT environment in an aggregated way and are linked to specific applications and technologies. Solutions capable of dealing with the heterogeneous characteristics and behaviors of IoT environments are still a challenge. This work proposes a method for the detection and identification of anomalous devices, through the segmentation of the IoT environment in device classes and the use, on these classes, of the technique of quantitative analysis of recurrence in conjunction with an adaptive classifier. For the validation process, the method was used in two scenarios of IoT networks, one scenario analyzing traffic in an aggregate manner and the other scenario with traffic treated in a continued manner according to the behavioral classes (both scenarios with malware and DDoS attacks). For the purpose of comparing the classification capacity, two other methods were implemented and executed (in segmented and aggregated scenarios). The series of experiments carried out demonstrates the benefits of treating traffic in a segmented manner, as well as the high rate of accuracy and precision achieved by the proposed method, where a rate of 91.66% accuracy was achieved for the AIDA method in an environment segmented and 68% accuracy when used in an aggregate environment, in relation to the other tested methods, AIDA is superior and the difference in accuracy varies from 0.55% to 37.24% (aggregate) and 19 , 26% to 37.82% (segmented).Ambientes de Internet das Coisas estão sendo alvo de um grande número de cyber ataques, principalmente devido a simplicidade de projeto dos equipamentos envolvidos e as vulnerabilidades decorrentes disto. Segundo a literatura, soluções tradicionais de segurança não são eficazes para redes IoT e é preciso o desenvolvimento de novas técnicas e modelos para segurança. As soluções de segurança que vem sendo propostas na literatura em sua maioria utilizam técnicas de Machine Learning, tratam do tráfego do ambiente IoT de forma agregada e estão ligadas a aplicações e tecnologias específicas. Soluções capazes de lidar com as características e comportamentos heterogêneos dos ambientes IoT ainda são um desafio. Este trabalho propõe um método para detecção e identificação de dispositivos anômalos, através da segmentação do ambiente IoT em classes de dispositivos e do emprego, sobre essas classes, da técnica de análise quantitativa da recorrência em conjunto com classificador adaptativo. Para o processo de validação, o método foi empregado em dois cenários de redes IoT, um cenário analisando o trafego de forma agregado e o outro cenário com o trafego tratado de forma segmentada de acordo com as classes comportamentais,ambos cenários com traços de ataques de m´ alwares e DDoS. Para fins de comparação da capacidade classificação, outros dois métodos foram implementados e executados (em cenários segmentados e agregados). A série de experimentos realizados demonstra os benefícios de tratar o tráfego de forma segmentada, bem como as elevadas taxas de acurácia e precisão alcançadas pelo método proposto, aonde foi alcanço uma taxa de 91,66% de precisão para o método AIDA em um ambiente segmentado e 68% de precisão quando método utilizado em um ambiente agregado, em relação aos demais métodos experimentados, o AIDA se demonstra superior e a diferença de acurácia variam de 0,55% a 37,24% (agregado) e 19,26% a 37.82%(segmentado).Universidade Federal de Santa MariaBrasilCiência da ComputaçãoUFSMPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoCentro de TecnologiaNunes, Raul Cerettahttp://lattes.cnpq.br/7947423722511295Turchetti, Rogério CorreaAmaral, Érico Marcelo Hoff doPreuss, Jonathan Ortiz2021-09-28T17:22:30Z2021-09-28T17:22:30Z2020-03-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/22286ark:/26339/0013000005xtkporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-07-20T15:59:09Zoai:repositorio.ufsm.br:1/22286Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2022-07-20T15:59:09Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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