I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   20 25 ,   p p .   1 1 0 9 ~ 1 1 2 2   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 1 . pp 1 1 0 9 - 1 1 2 2           1109       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Sa ilfish - ca t  a lg o ri thm - en ha nced  g e nera tive a dv ersa ria l net wo rk  for a tt a ck  dete cti o n in  int ernet  of  t hing s - F o g  net wo rk  a uthent ica tion       P a lla v i K a ntha m a ng a l a   N ira nja n 1 ,   Ra v ik um a r  V enk a t esh 2   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   N M A M   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   N I TTE  ( D e e me d   t o   b e   U n i v e r si t y ) ,   N i t t e ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i o n   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   V i d y a v a r d h a k a   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   M y s u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   1 3 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Au g   8 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Sep   3 ,   2 0 2 4       Th e   i n tern e t   o f   t h in g s  (I o T)   h a s  e m e rg e d   a s  a   p r o m in e n t  a n d   in flu e n ti a l   c o n c e p t  with in   t h e   re a lm o f  c o m p u ti n g .   Va rio u s a tt a c k   d e tec ti o n   m e th o d s a re   d e v ise d   fo r  d e tec ti n g   a tt a c k s  in   Io T - F o g   e n v iro n m e n t.   De sp it e   a ll   th e se   e ffo rts,   a tt a c k   d e tec ti o n   stil l  re m a in e d   a s  a   c h a ll e n g in g   tas k   d u e   to   fa c to rs   su c h   a s  lo w  late n c y ,   re so u rc e   c o n stra in ts  o f   Io T  d e v ice s,  sc a lab il it y   issu e s,   a n d   d istri b u ti o n   c o m p lex it ies .   All  th e se   c h a ll e n g e s  a re   a d d re ss e d   in   t h is   p a p e r  b y   d e si g n i n g   a n   e fficie n t   a tt a c k   d e tec ti o n   tec h n i q u e   n a m e d   a s  sa il fish - c a t  o p ti m iza ti o n - b a se d   g e n e ra ti v e   a d v e rsa rial  n e two rk   (S a CO - b a se d   G AN )   tailo re d   f o r  t h e   Io T - F o g   fra m e wo rk .   Th is  p ro p o se d   a p p r o a c h   i n tr o d u c e s  t h e   S a CO - b a se d   G AN   fo r  Io T - F o g   a t tac k   d e tec ti o n   u ti li z in g   d e e p   lea rn in g   a n d   fe a tu re - b a se d   c las sifica ti o n ,   v a li d a ted   th r o u g h   e x p e rime n ts   sh o wi n g   su p e rio r   p e rfo rm a n c e   m e tri c s.  No tab l y ,   t h e   S a CO  o p t imiz a ti o n   tec h n i q u e   i s  u ti li z e d   to   trai n   th e   G AN .   Ex p e rime n tal  re su lt s   d e m o n stra te   th e   e ffica c y   o f   t h e   S a CO - b a se d   G AN   with   a   m a x imu m   re c a ll   o f  9 2 . 1 5 % ,   a   m a x im u m   p re c isio n   o f  9 1 . 2 1 % ,   a n d   a   m a x imu m   F - M e a su re   o f  9 2 . 1 6 % ,   o u t p e rfo rm i n g   e x isti n g   tec h n iq u e s  in   Io T - F o g   a tt a c k   d e t e c ti o n .   T h e   p a p e r  re c o m m e n d s  e n h a n c i n g   sc a lab il it y ,   imp lem e n ti n g   re a l - ti m e   d e t e c ti o n   stra teg ies ,   rig o r o u sly   tes ti n g   ro b u stn e ss   a g a in st  d i v e rse   a tt a c k   sc e n a rio s,  a n d   in te g ra ti n g   with   e x isti n g   I o T   se c u rit y   fra m e wo rk s fo r   p ra c ti c a l  d e p lo y m e n t.   K ey w o r d s :   Attack   d etec tio n   Fo g   co m p u tin g   G e n e r a t i v e   a d v e r s a r i al   n e t w o r k s   I n ter n et  o f   t h in g s   Op tim izatio n   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Pallav i K an th am an g ala  Nir an j an   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g ,   NM AM   I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y ,   NI T T E   ( Dee m ed   to   b e  Un iv er s ity )   Kar n atak a,   Nitte,   5 7 4 1 1 0 ,   I n d i a   E m ail:  p allav i@ n itte.e d u . in       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e   a u t h e n t i ca t e d   n et w o r k   o f   t h e   i n t e r n e t   o f   t h i n g s   F o g   ( I oT - F o g )   e n v i r o n m e n t   is   a  c o m p l e x   e c o s y s t e m   w h e r e   I o T   d e v i c e s ,   F o g   n o d e s ,   a n d   c l o u d   i n f r a s t r u c t u r e   c o l l a b o r a t e   t o   p r o c e s s   a n d   e x c h a n g e   d a t a   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h i s   e n v i r o n m e n t  is   c h a r ac t e r i z e d   b y   i ts   d is t r i b u te d   a r c h it e c t u r e ,   d i v e r s e   c o m m u n i c a t i o n   [ 3 ]   p r o t o c o l s ,   a n d   r e s o u r c e - c o n s t r ai n e d   d e v i c e s .   A u t h e n t i c at i o n   m e c h a n is m s   p la y   a   v i t a l   r o l e   i n   v e r i f y i n g   t h e  i d e n t i t y   o f   e n t it i es  w i t h i n   t h e   n et w o r k   a n d   e n s u r i n g   s e c u r e   d a t a   t r a n s m i s s i o n   as   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   O p ti m i z at i o n   a l g o r i t h m s   ai m   t o   e n h a n c e   t h e   e f f i c i e n c y   a n d   e f f e c t i v e n es s   o f   v a r i o u s   p r o ce s s e s   wi t h i n   t h is   e n v i r o n m e n t ,   i n c l u d i n g   a t t ac k   d e t e c t i o n   [ 4 ]   s t r a t e g i es .   T h e  I o T - Fo g   en v ir o n m en t  o p er ates  am id s t  s ig n if ican t  s ca l e  an d   co m p lex ity ,   en c o m p ass in g   a  v ast  ar r ay   o f   in te r co n n ec ted   d ev ic es,  h eter o g e n eo u s   in   th eir   ca p ab ilit ies  an d   co m m u n icatio n   p r o t o co ls   [ 5 ] .   T h is   d iv er s ity   p o s es  s u b s tan tial  c h allen g es  to   s ca lab ilit y ,   as  t h e  n etwo r k   m u s t  ef f icien tly   ac co m m o d ate  th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   20 25 :   1 1 0 9 - 1 1 2 2   1110   ex p an d i n g   n u m b er s   o f   d e v ice s   wh ile  m ain tain in g   r o b u s t  p e r f o r m a n ce   an d   s ec u r ity   m ea s u r es   [ 6 ] .   Ma n ag in g   th e  h eter o g en eity   o f   I o T   d ev ic es  ad d s   an o th er   lay er   o f   c o m p lex ity ,   n ec ess itatin g   a d ap tab le   au th e n ticatio n   a n d   d etec tio n   s tr ateg ies  tailo r ed   to   ea ch   d ev ice' s   u n iq u e  ch ar ac ter is tics .   Mo r eo v er ,   th e  d is tr ib u tio n   o f   d ata  ac r o s s   Fo g   n o d es  an d   clo u d   in f r astru ctu r e  in tr o d u ce s   co m p lex ities   in   m ain tain in g   d ata  in te g r ity   an d   co n f id en tialit y   [ 7 ] ,   d em an d i n g   s o p h is ticated   s ec u r ity   p r o to co ls .   T o   m itig ate  r is k s ,   ad v an ce d   s ec u r ity   m ea s u r es  s u ch   as   en cr y p tio n ,   ac ce s s   co n tr o l,  a n d   in tr u s io n   d etec tio n   s y s te m s   ar e  ess en tial  to   s af eg u ar d   s en s itiv e  d ata  a n d   en s u r e  th e  r eliab ilit y   o f   co m m u n icatio n s   with in   th is   in tr icate   ec o s y s tem .   Ad d r ess in g   th ese  ch allen g es r eq u ir es  in n o v ativ e  ap p r o ac h es  th at  ca n   d y n am ically   a d ju s t  to   th e  ev o lv in g   lan d s ca p e  o f   I o T - Fo g   en v ir o n m en ts   [ 8 ] ,  en s u r in g   b o th   o p er atio n al  e f f i cien cy   an d   r o b u s t p r o tectio n   a g ain s t e m er g in g   th r ea ts .           Fig u r e  1 .   Netwo r k   m o d el  o f   I o T - Fo g   c o m p u tin g         T h e  f o cu s   o f   o p tim izatio n   al g o r ith m s   f o r   attac k   d etec tio n   s tr ateg y   in   au th en ticated   n e two r k s   o f     I o T - Fo g   [ 9 ] – [ 1 1 ]   en v ir o n m e n ts   is   to   im p r o v e   th e  ef f icien cy   an d   ac cu r ac y   o f   d etec ti n g   s ec u r ity   t h r ea ts   tar g etin g   th e  in ter co n n ec ted   d ev ices  an d   in f r astru ctu r e   [ 2 ] .   T h is   in v o lv es  lev er ag in g   o p ti m izatio n   tech n iq u es   s u ch   as  g en etic  alg o r ith m s ,   s war m   in tellig en ce ,   an d   ev o lu t io n ar y   alg o r ith m s   to   o p tim ize   p ar am eter s ,   f ea tu r e   s elec tio n ,   an d   d ec is io n - m a k in g   p r o ce s s es  with in   attac k   d etec tio n   s y s tem s .   T h e   g o al   is   to   en h an ce   t h e   d etec tio n   ca p ab ilit ies   [ 1 2 ] ,   r ed u ce   f alse p o s itiv es,  an d   m i n im ize  r esp o n s e  tim es to   s ec u r ity   in cid en ts .   Fu r th er m o r e ,   r eso u r ce   lim itat io n s   with in   I o T   d e v ices  an d   Fo g   n o d es  p o s e  s ig n if ican t  o b s tacle s   to   im p lem en tin g   s o p h is ticated   s ec u r ity   m ea s u r es.   T h ese  d ev i ce s   o f ten   o p er ate   with   co n s tr ain ed   co m p u tatio n al   p o wer   an d   m em o r y ,   wh ich   c an   lim it  th e  f ea s ib ilit y   o f   d e p lo y in g   c o m p u tatio n ally   in te n s iv e  o p tim izatio n   alg o r ith m s   f o r   r ea l - tim e  att ac k   d etec tio n .   Secu r ity   an d   p r iv ac y   co n ce r n s   ar e  p ar a m o u n t  in   I o T - Fo g   en v ir o n m en ts ,   wh er e  s en s itiv e  d ata  is   tr an s m itted   an d   p r o ce s s ed   ac r o s s   m u ltip le  n o d es  an d   lay er s ,   in cr ea s in g   v u ln er ab ilit y   to   m alicio u s   attac k s .   E x is tin g   s o lu tio n s   f o r   u tili zin g   o p tim izatio n   al g o r ith m s   in   attac k   d etec tio n   s tr ate g y   with in   au th en ticated   n etwo r k s   o f   I o T - Fo g   en v ir o n m e n ts   in clu d e   Swar m   I n tellig en ce   alg o r ith m .   Swar m   in tellig en ce   alg o r ith m s   s u ch   as  an t  c o lo n y   o p tim izatio n   ( AC O)   an d   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   [ 1 3 ]   o p tim ize   f ea tu r e  s elec tio n   [ 1 4 ]   an d   m o d el  p ar am eter s   in   attac k   d etec tio n   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ]   s y s tem s ,   en h an cin g   th eir   p er f o r m an ce   [ 1 7 ]   in   id en tify i n g   s ec u r ity   th r ea ts .   Desp ite  th e  p o ten tial  b en ef its   o f   o p tim iz atio n   alg o r ith m s   in   attac k   d etec tio n   s tr ateg ies  f o r   au th e n ticated   n etwo r k s   o f   I o T - Fo g   en v ir o n m e n ts ,   s ev er al  ch allen g es  a n d   d r awb ac k s   ex is t.  T h e y   ar e:   a.   C o m p u tatio n al  c o m p lex ity :  Op tim izatio n   alg o r ith m s   m a y   r eq u ir e  s ig n if ican t  co m p u tat io n al  r eso u r ce s ,   m ak in g   th e m   u n s u itab le  f o r   r e s o u r ce - co n s tr ain e d   I o T   d ev ice s   an d   Fo g   n o d es.   b.   L ac k   o f   s ca lab ilit y :  So m e  o p t im izatio n   alg o r ith m s   m ay   s tr u g g le  to   s ca le  ef f ec tiv ely   to   ac co m m o d ate   th e  in cr ea s in g   n u m b er   o f   d e v ices a n d   d ata  v o lu m es with in   th e  I o T - Fo g   [ 1 2 ] ,   [ 1 8 ]   en v ir o n m en t.    c.   Sen s itiv ity   to   p ar am eter s :  T h e  p er f o r m an ce   o f   o p tim izatio n   alg o r ith m s   ca n   b e  s en s itiv e  to   p ar a m eter   s ettin g s   an d   in itializatio n ,   r eq u ir in g   ca r e f u l  tu n i n g   an d   o p tim izatio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         S a ilfi s h - ca t a lg o r ith m - en h a n c ed   g en era tive  a d ve r s a r ia l  n etw o r k  fo r   …   ( P a lla vi  K a n th a m a n g a la   N ir a n ja n )   1111   d.   A d a p t a b i l it y   t o   d y n a m i c  e n v ir o n m e n t s :  O p t i m i za t i o n   al g o r i t h m s   m a y   f a ce   c h a ll e n g e s   i n   a d a p t i n g   t o   t h e  d y n a m i c   n a t u r e   o f   I o T - F o g   e n v i r o n m e n t s ,   w h e r e   n et w o r k   c o n d i t i o n s   a n d   a tt a c k   p a t te r n s   c a n   c h a n g e   r a p i d l y .   I n   s u m m ar y ,   s ca lab ilit y ,   th e  h eter o g en eity   o f   I o T   d ev ices ,   d ata  d is tr ib u tio n   ch allen g es ,   r eso u r ce   lim itatio n s ,   an d   th e   ev o l v in g   lan d s ca p e  o f   s ec u r ity   th r ea t s   all  co n tr ib u te   to   th e   co m p l ex ities   o f   I o T - Fo g   n etwo r k s .   T h ese  is s u es  u n d e r s co r e  th e  cr itical  r o le  o f   o p tim izatio n   alg o r ith m s .   T h ey   ar e  ess en tial  f o r   en h an cin g   th e   s ec u r ity   p o s t u r e  o f   a u th en ticated   I o T - Fo g   n etwo r k .   T h ese  alg o r ith m s   aim   to   m itig ate  v u ln er ab ilit ies  an d   im p r o v e  th e  r esil ien ce   o f   I o T - Fo g   en v ir o n m en t  ag ain s t  em er g in g   s ec u r ity   ch allen g es,   th er eb y   s af eg u ar d i n g   s en s itiv e  d ata  an d   m ain tain in g   o p er atio n al  in teg r ity .   E f f ec tiv e  attac k   d etec tio n   s wif tly   id en tifie s   a n d   m itig ates  p o ten tial  th r ea ts   to   en s u r e   s y s tem   s ec u r ity   an d   in teg r ity .   I n   t h e  co n te x t o f   attac k   d etec tio n   Dir o   a n d   C h i lam k u r ti  [ 1 9 ]   r ec o m m en d s   lev er ag in g   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   n etw o r k s   f o r   attac k   d etec tio n   in   Fo g - to - th in g s   co m m u n icatio n s .   T h ey   h ig h lig h t   L STM s '   ca p ab ilit y   to   ca p tu r e  lo n g - ter m   d ep e n d en cies  in   s eq u en tial  d ata,   wh ich   im p r o v es  th e  ac cu r ac y   o f   attac k   d etec tio n   b y   an al y zin g   h is to r ical  n etwo r k   tr af f ic  d ata .   Ad d itio n ally ,   th ey   a d d r ess   p o ten tial  ch allen g es  s u ch   as c o m p u tatio n al  co m p le x ity   an d   d ataset  r eq u ir em en ts .   E th ala  an d   Ku m ar ap p an   [ 1 3 ]   in tr o d u ce s   a  h y b r id   in tr u s io n   d etec tio n   m et h o d   f o r   I o T   en v ir o n m en t,   co m b i n in g   s p id e r   m o n k e y   o p tim iz atio n   ( SMO)   a n d   h ier ar ch ical  p ar ticle  s war m   o p tim i za tio n   ( HPSO).   T h ese  al g o r ith m s ,   i n s p ir ed   b y   n atu r al   b eh av io r s   o f   s p id er   m o n k e y s   an d   h ier a r ch ical  s tr u ctu r es.  T h ey   ad d r ess   th e  r is in g   cy b er   t h r ea ts   in   I o T   n etwo r k s   b y   im p r o v in g   t h e  d etec tio n   ac cu r ac y   a n d   ef f icien cy   th r o u g h   th e  i n teg r ated   s tr e n g th s   o f   SMO  an d   HPSO.  T h e  ap p r o ac h   in clu d es   p r ep r o ce s s in g   I o T   d ata,   o p tim izin g   in tr u s io n   d etec tio n   p a r a m eter s ,   an d   im p lem en tin g   th e  m o d el  f o r   r ea l - tim e   n etwo r k   p r o tectio n .   Saee d   an d   J am ee l   [ 1 4 ]   p r o p o s e  a   m eth o d   co m b in in g   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   an d   a  d ec is io n   t r e e  ( DT )   clas s if ier   f o r   in tellig en t  f ea t u r e  s elec tio n   in   d is tr ib u ted   d en ial  o f   s er v ice  ( DDo S)  attac k   d etec tio n .   T h is   in teg r atio n   o p tim izes  f ea tu r e   s elec tio n   f r o m   lar g e  d atasets ,   en h an cin g   d etec tio n   ac cu r ac y   a n d   r ed u cin g   co m p u tatio n al  o v er h ea d .   Dao u d   a n d   Ma h f o u d h i   [ 2 0 ]   in tr o d u ce s   s ec u r e  in tellig en t   m eth o d   f o r   attac k   d etec tio n   ( SIM AD) ,   a  d etec tio n   m eth o d   co m b in in g   m ac h in e  lea r n in g   an d   an o m aly   d etec tio n   to   s ec u r e  I o T - Fo g   en v ir o n m en ts   b y   m o n ito r in g   n etwo r k   tr a f f ic  an d   d e v ice  b eh av io r   t o   id en tif y   th r ea ts   lik e  DDo S  an d   m alw ar e  with   h ig h   ac c u r ac y .   I t  a ls o   h ig h lig h ts   ch allen g es  s u c h   as  th e  n ee d   f o r   co n tin u o u s   m o d el  u p d ates  an d   m an ag in g   en c r y p te d   tr af f ic   in   r eso u r ce - lim ited   s ettin g s .   Go u d a   et  a l.   [ 2 1 ]   p r o p o s es  an   attac k   d etec tio n   s ch em e  f o r   m o b ile  ad   h o c   n etwo r k s   in   in ter n et   o f   th i n g s   ( MA NE T - I o T )   en v ir o n m en t.  T h is   s ch em e  u s es  th e  ad ap tiv e  tu n icate   s war m   alg o r ith m   ( AT SA)   to   id en tify   an d   m itig ate  th r ea ts   f r o m   b lack m ailin g   n o d es.  T h is   s ch em e  d y n am ically   ad ap ts   to   n etwo r k   c o n d itio n s   an d   th r ea t  s ev er ity .   Ad r ian   et   a l.   [ 2 2 ]   ex p l o r es  u s in g   PS O  to   id en tify   attac k   p o in ts   o n   I o T   d e v ices  to   en h a n ce   th e  ef f icac y   o f   in tr u s io n   p r e v en tio n   s y s tem s .   PS O  in s p ir ed   b y   co llectiv e  an im al  b eh av io r s ,   tar g ets  th e  o p t im izatio n   o f   attac k   p o in t  s elec ted   o n   I o T   d ev ices,  wh ich   ar e   o f te n   v u ln er ab le   d u e  to   lim ited   r eso u r ce s   a n d   i n s u f f icien t  s ec u r ity .   T h e  s tu d y   ev al u ates  th e   ef f ec t iv en ess   o f   th is   m eth o d   a n d   d is cu s s es  p o ten tial  d r awb ac k s ,   s u ch   as   r eliab ilit y   o f   s p ec if ic  ass u m p tio n s   an d   p e r f o r m an ce   v ar iab ilit y   u n d er   d if f er en t c o n d itio n s .     T h e  m o tiv atio n   f o r   ex p lo r in g   o p tim izatio n   alg o r ith m s   f o r   attac k   d etec tio n   s tr ateg y   i n   au t h en ticated   n etwo r k s   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ]   o f   I o T - Fo g   en v ir o n m e n ts   s tem s   f r o m   th e  n ee d   to   a d d r ess   th e   id en tifie d   g ap s   an d   d r awb ac k s   in   ex is tin g   s o l u tio n s .   B y   in v esti g atin g   th e   ef f ic ac y   o f   o p tim izatio n   tech n iq u e s   in   im p r o v in g   th e   ef f icien cy ,   s ca lab ilit y ,   an d   a d ap tab ilit y   o f   attac k   d etec tio n   s y s tem s ,   o u r   s tu d y   aim s   to   p r o v i d e  v alu ab le   in s ig h ts   in to   m itig atin g   s ec u r ity   th r ea ts   with in   in ter c o n n ec ted   ec o s y s tem s .   Fu r th e r m o r e,   b y   id e n tify in g   o p tim al  co n f ig u r atio n s   an d   s tr ateg ies  f o r   lev e r ag in g   o p tim izatio n   alg o r ith m s ,   we   s ee k   to   em p o wer   s tak eh o ld er s   to   d ev el o p   p r o a ctiv e  an d   ef f ec tiv e  s ec u r ity   m ea s u r es  [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ]   t h at  u p h o ld   th e  in teg r ity   a n d   co n f id en tiality   o f   d ata  in   I o T - Fo g   en v ir o n m en t.   T h e   c o n t r i b u t i o n   o f   r e s e a r c h   i n   at t a c k   d et ec t i o n   s t r a t e g y   w it h i n   a u t h e n t i c a te d   n e t w o r k s   [ 2 7 ]   o f   I o T - F o g   e n v i r o n m e n t   l i es   i n   i t s   e n d e a v o r   t o   b r i d g e   t h e   b e   id e n t i f i e d   g a p s   a n d   c h a l l e n g e s :   i )   i m p l e m e n t a ti o n   o f   a u t h e n t i c a t e d   n e t w o r k   o f   I o T - F o g   e n v i r o n m e n t ;   i i )   i m p l e m e n t a t i o n   o f   S a i l f is h   c a t   o p t i m iz a t i o n   al g o r i t h m   f o r   a t t a c k   d e te c t i o n   s t r at e g y   i n   a u th e n t i c a t e d   n et w o r k   o f   I o T - F o g   e n v i r o n m e n t ;   a n d   i i i )   c o m p a r is o n   o f   p r o p o s e d   a p p r o a c h e s   w i t h   t h e   e x is t i n g   a p p r o a c h e s   B as e d   o n   t h e   a b o v e   d i s c u s s i o n s ,   t h e   p r o b l e m   i s   d e f i n e d   a s   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   a   r o b u s t   a u t h e n t i c a t i o n   a n d   a t t a c k   d e t e ct i o n   s y s t e m   ta i l o r e d   f o r   I o T - F o g   e n v i r o n m e n t ,   w h i c h   p r e s e n t s   s i g n i f ica n t   c h a l l e n g es .   T h e   i n t e g r a t i o n   o f   E t h e r e u m   s m a r t   c o n t r a c t s   f o r   d e v i ce   a u t h e n ti c a ti o n   a n d   a c c e s s   c o n t r o l ,   al o n g   w i t h   t h e   d et e c ti o n   o f   v a r i o u s   t y p e s   o f   a t t ac k s   u s i n g   a   s a i l f i s h - c at   o p t i m i z at i o n   ( S aC O )   b a s e d   g e n e r a t i v e   a d v e r s a r i a l   n e t w o r k   ( G AN )   a p p r o a c h ,   a i m s   t o   e n h a n c e   s e cu r i t y   w i t h i n   t h is   c o m p l e x   e c o s y s t e m .   H o w e v e r ,   e n s u r i n g   s e am l e s s   a u t h e n t i ca t i o n   a c r o s s   d e c e n t r a li z e d   n e tw o r k s   a n d   e f f e c t i v e l y   d et e c ti n g   s o p h is t i ca t e d   at t a c k s   r e m ai n   c r i ti c a l  i s s u e s .   T h is   s t u d y   a d d r e s s es   t h e s e  c h a l le n g e s   b y   p r o p o s i n g   a   h y b r i d   a p p r o ac h   t h a t   o p ti m i z es   a u t h e n t i c ati o n   p r o c e s s e s   a n d   e n h a n c e s   a tt a c k   d e t e ct i o n   m e ch a n i s m s   s p e c i f i c a ll y   d e s i g n e d   f o r   I o T - F o g   e n v i r o n m e n t .   T h e   s t r u c t u r e   o f   t h i s   p a p e r   is   o u t l i n e d   a s   f o l l o ws :   s e c ti o n   2   p r o v i d e s   a n   i n - d e p t h   e x p l o r a t i o n   o f   t h e     I o T - F o g   n e t w o r k   m o d e l .   S aCO - b a s e d   G A N  f r a m e w o r k   i s   d e s c r i b e d   i n   d e ta i l t o   i d e n t i f y   t h r e a t s   i n   t h e   c o n t e x t o f   I o T - F o g   c o m p u t i n g   e n v i r o n m e n t .   S e c ti o n   3   c o n t a i n s   t h e  f i n d i n g s   a n d   c o n v e r s a t i o n   ab o u t   t h e   s u g g e s t e d   p a r a d i g m .   T h e   c o n c l u s i o n   o f   t h i s   r es e a r c h   w o r k   is   p r o v i d e d   i n   s e c ti o n   4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   20 25 :   1 1 0 9 - 1 1 2 2   1112   2.   M E T H O D    I n   th is   s ec tio n ,   p r o p o s ed   attac k   d etec tio n   s tr ateg y   in   au th e n ticated   n etwo r k   o f   I o T - Fo g   e n v ir o n m e n t  is   p r esen ted .   T h e  p r o p o s ed   m o d el  lev er ag es  a  h y b r i d   ap p r o ac h   co m b in in g   s ailf is h - ca t  o p tim izatio n   with   a   GAN   to   d etec t  attac k s   with in   an   I o T - Fo g   en v ir o n m en t.  T h is   ap p r o ac h   is   p r ec ed ed   b y   a  r o b u s t  au th en ticatio n   m ec h an is m   u s in g   E t h er eu m   s m ar t  co n tr ac ts .   T h e  p r o ce s s   en co m p ass es  two   p r im ar y   p h a s es:  Au th en ticatio n   an d   attac k   d etec tio n .   Du r in g   t h e  au th e n ticatio n   p h ase  [ 2 4 ] ,   I o T   d ev ice  ac ce s s   is   au th e n ticated   u s in g   ac ce s s   to k en s ,   v e r if ied   th r o u g h   p r o ce s s es  lik e  h ash in g   an d   e n cr y p tio n .   Po s t - au t h en ticatio n ,   p er m i s s io n   to   ac ce s s   d ata   is   g r an ted   to   th e  u s er .   Fo r   a ttack   d etec tio n ,   th e  p r o ce s s   b eg in s   with   f ea tu r e  s elec tio n   u s in g   Min k o wsk i   d is tan ce   o n   n etwo r k   d ata,   f o l lo wed   b y   attac k   d etec tio n   u s i n g   a   SaC O - b ased   GAN,   wh i ch   o p tim ally   tu n es   GAN ' s   in ter n al  m o d el  p ar am e ter s   v ia  in teg r atio n   o f   s ail  f is h   o p tim izer   ( SF O)   an d   ca t  s war m   o p tim izer   ( C SO)   tech n iq u es.  T h e   au th en ticatio n   an d   attac k   d etec tio n   p r o ce s s es a r e  d etailed   in   Fig u r e  2 .           Fig u r e  2 .   Au t h en ticatio n   an d   a ttack   d etec tio n   p r o ce s s       2 . 1 .     Aut hentic a t io n  p ro ce s s   T h is   s ec tio n   d escr ib es  th e  au t h en ticatio n   p r o ce s s   f o r   a  d ec e n tr alize d   clo u d   s to r ag e   s y s tem ,   in v o lv i n g   d ev ice  r eg is tr atio n ,   m a p p in g ,   au th en ticatio n ,   to k en   g e n er ati o n ,   an d   d ata  ex ch a n g e,   as  d e p icted   in   Fig u r e  3 .   Fiv e  en titi es  s m ar t  co n tr ac t,  ad m in ,   Fo g   n o d es,   en d   u s er ,   an d   I o T   d ev ices  ar e   in v o lv ed ,   with   th e  a d m i n   d ep lo y in g   th e  s m ar t  c o n tr ac t  to   r eg is ter   I o T   d ev ices  an d   m ap   th em   t o   m an a g e  f o g   n o d es.  Au th en ticatio n ,   ac ce s s   co n tr o l,  an d   r eg is tr atio n   ar e  d ec en tr alize d   t h r o u g h   th e  s m ar t  co n tr ac t,  wh ich   also   r ec o r d s   ap p r o v e d   d ev ice  u s er s   an d   th ei r   en c r y p ted   k e y wo r d   f iles .   T h e   au t h en ticatio n   p r o ce s s   em p lo y e d   in   t h is   s tu d y   a r e  attr ib u ted   to   th e   f u n d am e n tal  wo r k   p r o p o s ed   in   o u r   p r e v io u s   r esear ch   ar ticle   [ 2 4 ]   wh er e  th e   r elev a n t   f o r m u latio n   ar e  th o r o u g h ly   elu cid ated .   a.   Dev ice  r eg is tr atio n   p h ase:  T h e  ad m in is tr ato r   f o r m s   a   s m ar t  co n tr ac t   u s in g   th e   I o T   d ev ice ' s   I D,   E th er eu m   ad d r ess ,   an d   attr ib u tes.  T h e y   th en   r eg is ter   it  with   a  u s er   I D  an d   an   en c r y p ted   p ass wo r d   d er iv ed   f r o m   th e   co n ca ten ated   d ev ice  I D  an d   E t h er eu m   a d d r ess .   Secu r e  ac ce s s   is   en s u r ed   b y   v er i f y in g   th at  t h e  u s er - en ter e d   p ass wo r d   m atch es th e  s to r ed   e n cr y p ted   o n e.   b.   Ma p p in g   p h ase:  T h e   ad m in is tr ato r   f ac ilit ates  I o T   d ev ice - to - f o g   n o d e  m a p p in g   b y   g e n e r atin g   m ess ag es   f r o m   co n ca te n ated   p u b lic  k ey s   an d   E th er eu m   ad d r ess es.  Fu r th er ,   co n ca ten ate  th ese  m ess ag es  wi th   a   r an d o m   n u m b e r   f o r   th e  m a p p i n g   f u n ctio n .   Af ter   m ee tin g   ce r tain   co n d itio n s ,   th ese  m ess ag es a r e  s en t to   th e   r esp ec tiv e  f o g   n o d es,  r ec o r d e d   o n   I o T   d ev ices,  an d   u s ed   to   s ec u r e  d ev ice - to - u s er   ass o ciatio n s .   T o   en h an ce   s ec u r ity ,   u s er   p ass wo r d s ,   I Ds,   an d   p u b lic  k e y s   ar e   h ash ed   a n d   XORed   with   a   s ec u r ity   p ar am eter   to   cr ea te  a  f in al  m ess ag e  s to r ed   o n   I o T   d ev ices f o r   u s er   v er if icatio n .   c.   Au th en ticatio n   p h ase:  W h en   an   en d   u s er   attem p ts   to   lo g   in to   an   I o T   d ev ice,   th ey   s u b m it  an   au th en ticatio n   r eq u est  to   th e  s m ar t  co n tr ac t,  wh ich   u s es  th e  d ev ice' s   s et  au th en ticatio n   f u n ctio n   to   v er if y   th eir   cr ed en tials .   I f   th e  u s er   lack s   th e  r eq u i r ed   p er m is s io n s ,   th e   s m ar t  co n tr ac t   d en ies  ac ce s s ,   r ec o r d s   th e   d en ial ,   an d   n o tifie s   th e  u s er   ab o u t th e  r ejec tio n .   d.   T o k en   g en er atio n   p h ase:  T h e  au th en ticatio n   p r o ce s s   em p lo y s   to k en - b ased   ac ce s s   co n tr o l,  g e n er atin g   to k en s   f r o m   t h e  E th e r eu m   ad d r ess ,   d ev ice  I D,   an d   cr y p to g r a p h ic  elem en ts .   Fo g   n o d es  v er i f y   th ese  to k en s   to   au th en ticate  u s er   ac ce s s   to   I o T   d ev ices,  with   en h an ce d   s ec u r ity   p r o v id ed   b y   d ig itally   s ig n ed   m ess ag es  an d   s ess io n   k ey s   to   s ec u r e  a n d   v er if y   c o m m u n icatio n s .   e.   D a t a   e x c h a n g e   p h a s e :   D u r i n g   t h e   d a t a   e x c h a n g e   p h a s e ,   I o T   d e v i c e s   a n d   u s e r s   s e c u r e l y   t r an s m i t   e n c r y p t e d   d a t a   o v e r   SS L   c o n n e c t i o n s   t o   m a i n t a i n   c o n f i d e n ti a l it y   a n d   i n t e g r i t y .   A d d it i o n a l l y ,   f o g   n o d es   a n d   e n d   u s e r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         S a ilfi s h - ca t a lg o r ith m - en h a n c ed   g en era tive  a d ve r s a r ia l  n etw o r k  fo r   …   ( P a lla vi  K a n th a m a n g a la   N ir a n ja n )   1113   u s e   p r i v a t e  a n d   s e s s i o n   k e y s   f o r   e n c r y p t i o n .   T h e   s u c c es s   o f   d at a   e x c h a n g e   r el i es   o n   t h e  c o n s is t e n c y   o f   s i g n e d   m e s s a g es   b e tw e e n   f o g   n o d e s   an d   e n d   u s e r s ,   e n s u r i n g   t h e   a u t h e n t i c i t y   a n d   a cc u r a c y   o f   t h e   d a ta   t r a n s f e r r e d .           Fig u r e  3 .   Au t h en ticatio n   p r o ce s s     2 . 2 .     At t a c k   det ec t io n pro ce s s   Fo llo win g   s u cc ess f u l  u s er   a u th en ticatio n   an d   d ata   ex ch a n g e,   th e   attac k   d etec tio n   p r o c ess   b eg in s   u s in g   th e  SaC O - b ased   GAN   ap p r o ac h   as  illu s tr ated   in   F ig u r e  4 .   I n itially ,   in p u t  d ata   u n d er g o es  f ea tu r e   s elec tio n   v ia  th e  Min k o wsk i  d is tan ce   m etr ic  to   s elec t  o p tim a l  f ea tu r es.  Su b s eq u en tly ,   attac k   d etec tio n   u tili ze s   th e  tu n ed   GAN  m o d el,   o p ti m ized   b y   th e  SaC O,   a  h y b r i d   o f   th e  SFO   an d   C SO .   T h e   in itial  s tep s   o f   th e     SaC O - b ased   GAN  ap p r o ac h   is   ex p lain ed   b elo w.           Fig u r e  4 .   I ll u s tr ativ e  r ep r esen t atio n   o f   th e   SaC O - b ased   GAN  p r o p o s ed   f o r   th e  d etec tio n   o f   attac k s   in   th e    I o T - Fo g   e n v ir o n m en t       2 . 2 . 1 .   G et   t he  inp ut  s ig na l   T h e  in p u t  d ata  is   id en tifie d   th r o u g h   a  s y s tem atic  an aly s is   o f   t h e  in f o r m atio n   ex tr ac te d   f r o m   a  d ataset.   T h is   d ataset,   d en o ted   as  ,   co n s is t s   o f   n   in p u t   d ata  p o in ts ,   ea ch   p r o v id in g   d is tin ct  in s ig h ts .   An aly zin g   th ese   d ata  p o i n ts   f ac ilit ates  th e  d is co v er y   o f   p atter n s   an d   r elati o n s h ip s   th at   ar e  c r itical  f o r   d er iv in g   in f o r m ed   co n clu s io n s   f r o m   th e  d ataset.     = {  } ; ∈ { 1 , 2 , … . . , }   ( 1 )     2 . 2 . 2 .   M ink o wsk i dis t a nce  f o r  s elec t ing   t he  f ea t ures   T h e  f ea tu r e  s elec tio n   m o d u le  p r o ce s s es th e  in p u t d ata    b y   em p lo y in g   th e  Min k o wsk i d is tan ce   in   it s   s elec tio n   alg o r ith m .   Sp ec if ically ,   th e  Min k o wsk i  d is tan ce   o f   o r d er     b etwe en   two   n eig h b o r in g   d ata  p o in ts ,   d en o ted   as    an d   ,   q u an tifie s   th eir   s im ilar ity   an d   is   m ath e m atica lly   ex p r ess ed   as   ( 2 ) .   T h is   d is tan ce   m etr ic   is   ess en tial  f o r   d ete r m in in g   th e  r elev an ce   o f   f ea t u r es  an d   e n h an cin g   th e   o v e r all  p er f o r m a n ce   o f   th e   s elec tio n   p r o ce s s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   20 25 :   1 1 0 9 - 1 1 2 2   1114   ( , ) = ( ∑ | − | = 1 ) 1   ( 2 )     2 . 2 . 3 .   Alg o rit hm ic  pro ce du r e  o f   t he  pro po s ed  s a ilfish - ca t   o ptim iza t io n  f o r  a t t a c k   det e ct io n    T h e  alg o r ith m ic  p r o ce d u r e  o f   th e  p r o p o s ed   SaC O  f o r   attac k   d etec tio n   is   m eticu lo u s ly   o u tlin ed .   T h is   ap p r o ac h   in clu d es  a  s er ies  o f   s y s tem atic  s tep s   th at  illu s tr a te  its   f u n ctio n ality   an d   ef f ec tiv en ess .   E ac h   s tep   p r o v id es  a  c o m p r e h en s iv e  u n d er s tan d in g   o f   th e  SaC O  o p er atio n ,   s u p p o r tin g   ef f icien t  attac k   d etec tio n .   R ef e r   to   T ab le   1   f o r   a   co m p lete   lis t  o f   n o tatio n s   an d   th eir   d escr ip tio n s   u s ed   in   th e   alg o r ith m i c  p r o ce d u r e   o f   th e   p r o p o s ed   s ailf is h - ca t o p tim iza tio n   f o r   attac k   d etec tio n .       T ab le  1 .   No tatio n s   a n d   its   d escr ip tio n s   N o t a t i o n s   D e scri p t i o n   B pos   Th e   p o s i t i o n s  o f   a l l   sa i l f i s h   T pos   Th e   p o s i t i o n s  o f   a l l   sar d i n e   B f i t   F i t n e ss  v a l u e   f o r   e a c h   s a i l f i s h   T fit   F i t n e ss  v a l u e   f o r   e a c h   s a r d i n e       El i t e   s a i l f i s h 's      I n j u r e d   S a r d i n e   + 1   N e w   l o c a t i o n   o f   sar d i n e       C u r r e n t   l o c a t i o n   o f   sar d i n e       P r e y   d e n si t y   BA   N u mb e r   o f   sa i l f i s h 's  a t t a c k   p o w e r   a t   e v e r y   i t e r a t i o n     Th e   n u m b e r   o f   t h e   sa i l f i sh   i n   e v e r y   c y c l e     Th e   n u m b e r   o f   t h e   sar d i n e s i n   e v e r y   c y c l e       Step   1 .   I n itializatio n   o f   th e  p o p u latio n   I n   th e  SF O  s ch em e,   s ailf is h   ar e  id en tifie d   as  p o ten tial  ca n d i d ates,  wh er e  ea ch   s ailf is h 's  p o s itio n   in   a   s ea r ch   s p ac e  r ep r esen ts   a  p r o b lem   v ar iab le.   I n itially ,   a  p o p u latio n   o f   s ailf is h   is   r an d o m ly   g en er ated   in   th e   s o lu tio n   s p ac e.   T h e  p o s itio n   o f   th e  th   m em b er   o f   s ailf is h   d u r in g   t h e  th   s ea r ch   in   b   d im en s io n al  s p ac e  i s   d ef in ed   as   ( 3 ) :      , ∈ ( = 1 , 2 , . . . , )   ( 3 )     wh er e    d en o tes  th e  n u m b er   o f   v ar iab les  an d     r ep r esen ts   th e  n u m b er   o f   s ailf is h   m em b er s .   Ma tr ix      is   u tili ze d   to   s to r e  th e  p o s itio n s   o f   all  s ailf i s h ,   r ep r esen tin g   th e  v ar iab les  o f   all  s o lu tio n s   th r o u g h o u t  th e   o p tim izatio n   p r o ce s s .     B po s   =  [ 1 , 1 1 , 2 2 , 1 2 , 2 … 1 , … 2 , ⋮ ⋮ , 1 , 2 ⋮ ⋮ … , ]   ( 4 )     w h er e    in d icate s   th e  n u m b e r   o f   s ailf is h ,     d en o tes  th e  n u m b e r   o f   v ar iab les,  an d   ,   r ep r esen ts   th e  v alu e  o f   th e  j th   d im en s io n   o f   th e  i th   s ailf is h .   T h e  s ch o o l  o f   s ar d in es  is   an o th er   im p o r tan t  c o m p o n en t   in   th e   SF O   alg o r ith m .   I t  is   ass u m ed   th at   th e  g r o u p   o f   s ar d in es  also   m o v es  with in   th e  s ea r ch   s p a ce .   T h er ef o r e,   th e   p o s itio n s   o f   s ar d in es a n d   th eir   co r r esp o n d in g   f itn ess   v alu es a r e  u tili ze d   as   ( 5 ) :        =  [ 1 , 1 1 , 2 2 , 1 2 , 2 … 1 , … 2 , ⋮ ⋮ , 1 , 2 ⋮ ⋮ … , ]   ( 5 )     wh er e    is   th e  n u m b er   o f   s ar d in es  an d   ,   d en o tes  th e  v al u e  o f   th e  th   d im en s io n   o f   th   s ar d in e.   T h e     m atr ix   s ig n if ies th e  p o s itio n   o f   all  s ar d in es.    Step   2 .   Dete r m in atio n   o f   f itn e s s   T h e  f itn ess   o f   ea ch   s ailf is h   is   d eter m in ed   b y   ev al u atin g   th e   f itn ess   f u n ctio n   as   ( 6 ) :           =   ( 1   , 2   , …   , )   ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         S a ilfi s h - ca t a lg o r ith m - en h a n c ed   g en era tive  a d ve r s a r ia l  n etw o r k  fo r   …   ( P a lla vi  K a n th a m a n g a la   N ir a n ja n )   1115   T o   ass ess   ea ch   s ailf i s h ,   th e  f o l lo win g   m atr ix   d is p lay s   th e  f itn ess   v alu es f o r   all  s o lu tio n s :     B f it   =         [       ( 1 , 1 1 , 2 ( 2 , 1 2 , 2 … 1 , ) … 2 , ) ⋮ ⋮ ( , 1 , 2 ⋮ ⋮ … , ) ]            =           [       1 2 ⋮ ]         ( 7 )     I n   th is   s ce n ar io ,     r ep r esen ts   th e  co u n t  o f   s ailf is h ,   ,   d en o tes  th e  th   d im en s io n   v alu e  o f   t h e  th   s ailf is h ,       co m p u tes  th e  f itn ess   f u n ctio n ,   an d     r ec o r d s   th e  f itn ess   v alu es  r ep r esen tin g   th e  f itn ess   o r   o b jectiv e   f u n ctio n   o u tc o m e  f o r   ea c h   s ai lf is h .   T h e  in itial  r o w  o f   th e      m atr ix   u n d er g o es  ev alu atio n   with in   th e   f itn ess   f u n ctio n ,   an d   its   r esu lt si g n if ie s   th e  f itn ess   v alu e  f o r   t h e  r esp ec tiv e  s ailf is h   with in   th e    m atr ix .       =    [       ( 1 , 1 1 , 2 ( 2 , 1 2 , 2 … 1 , ) … 2 , ) ⋮ ⋮ ( , 1 , 2 ⋮ ⋮ … , ) ]            =      [       1 2 ⋮ ]         ( 8 )     wh er e    d en o tes  th e  n u m b er   o f   s ar d in es,  T i, j   r ep r esen ts   th e  v alu e  o f   th e  th   d im en s io n   o f   th e  th   s ar d in e,     s ig n if ies  th e  o b jectiv e  f u n ctio n ,   an d     s to r es  th e  f itn ess   v alu e  f o r   ea ch   s ar d i n e.   I t  is   im p o r tan t  to   n o te  th at   s ailf is h   an d   s ar d in es  a r e  co m p lem en tar y   elem e n ts   in   d is co v er in g   s o lu tio n s .   I n   th is   alg o r it h m ,   s ailf is h   ar e   th e  p r im ar y   e n titi es  d is p er s ed   ac r o s s   th e  s ea r ch   s p ac e,   wh ile  s ar d in es  co llab o r ate  to   l o ca te  o p tim al  p o s itio n s   with in   th is   d o m ain .   Sp ec if ica lly ,   s ar d in es  m ay   b e  p r ey e d   u p o n   b y   s ailf is h   d u r in g   ex p l o r atio n   o f   th e  s ea r ch   s p ac e,   p r o m p tin g   s ailf is h   to   u p d ate  th eir   p o s itio n s   u p o n   d is c o v er in g   s u p er io r   s o lu tio n s .   Step   3 .   E liti s m     T h e  co n ce p t  o f   elitis m   in   th e  s ail  f is h   o p tim izer   ( SF O)   in v o lv es  p r eser v in g   t h e  o p tim al  s o lu tio n   ac r o s s   g en er atio n s   with o u t   m o d if icatio n .   I n   th e  c o n tex t   o f   g r o u p   attac k s   wh e r e  s ailf is h   t ar g et  s ar d in es,   th e  elite  s ailf is h ' s   p o s itio n   in f lu e n ce s   th e  ac ce ler atio n   a n d   m a n eu v er in g   o f   t h e  g r o u p .   A d d itio n ally ,   wo u n d ed   s ar d in es,  m ar k ed   in   ea ch   cy cle,   b ec o m e  p r im e  ca n d id ates  f o r   co llab o r ativ e  s ailf is h   h u n tin g .   T h e  in ju r ed   s ar d in e  with   th e   h ig h est  f itn e s s   at  a  p ar ticu lar   iter atio n   a n d   th e  elite   s ailf is h 's  co o r d in at es  ar e  in d icate d   as    an d    .   Step   4 .   Attack   alter n atio n   s tr at eg y     Sailfish   p r ed o m in an tly   en g a g e  in   s o lo   attac k s   o n   p r ey   b u t   ca n   en h a n ce   th eir   h u n tin g   s u cc ess   b y   co o r d in atin g   attac k s   o v er   tim e,   ad ju s tin g   th eir   p o s itio n s   r elativ e  to   o th er   h u n ter s   d esp ite  n o   d ir ec t  co o r d in atio n .   T h is   b eh av io r   in s p ir es  th e  SF O,   wh ich   m im ics  th e  s ai lf is h ' s   al ter n atin g   attac k   s tr ateg y   wh en   h u n tin g   in   g r o u p s .   I n   SF O,   e ac h   s ar d in e   ad ju s ts   its   p o s itio n   b ased   o n   th e   o p tim al   lo ca ti o n   o f   s ailf is h   a n d   attac k   in ten s ity   to   s im u late  th is   p r o ce s s   ef f ec tiv ely .     + 1 =     -   β ( ( 0 , 1 ) ) (  +  2 ) -     ( 9 )     Hen ce ,   wh er e      d en o tes  th e  p o s itio n   o f   h ar m ed   s ar d in es,  w h er e    d en o tes  th e   lo ca tio n   o f   e lite   s ailf is h ,   wh er e   ( 0 , 1 )   d en o tes  th e  r a n d o m   n u m b e r   b etwe en   0   a n d   1 ,   an d   wh e r e  β j   d en o tes  th e  co e f f icien t  at  th   iter atio n .   T o   ac h iev e  g lo b ally   o p tim al  s o lu tio n s   in   att ac k   d etec tio n ,   th e  C SO  is   in co r p o r ate d   in to   th e  alg o r ith m .   As a  r esu lt,  th e   C SO u p d ate  eq u atio n   is   ex p r ess ed   as   ( 1 0 ) :        =  ( 1 + 1 1   ) + + 1 −   + 1 1     1   ( 1 0 )     T h e  p r o p o s ed   SaC O' s   eq u atio n   ca n   b e   wr itten   as   ( 1 1 ) ,     + 1 =   2 1 1 2 1 1   + 2 −   ( ( 0 , 1 ) )     [   ( 1 + 1 1 ) + + 1 1 1 ( 1 − ( ( 0 , 1 ) ) 2 ) −     2    ( 0 , 1 )    +   ]   ( 1 1 )     wh er e,   = 2 ∗  ( 0 , 1 ) ∗ −   .   Her e,   " p r ey   d en s ity "    r ef er s   to   th e  q u an tity   o f   p r e y   at  ea ch   iter atio n .   W h en   th e  s ailf i s h   r ed u ce   th e  am o u n t  o f   p r e y   d u r in g   g r o u p   h u n tin g ,   th e    is   u s ed   to   u p d ate  th e  s ailf i s h 's   lo ca tio n   ar o u n d   t h e  p r e y   s ch o o l.  T h e  f o r m u la  f o r   p r ey   d en s i ty   is   as   ( 1 2 ) :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   20 25 :   1 1 0 9 - 1 1 2 2   1116     = 1 −   [   + ]      ( 1 2 )     wh er e,   th e  ter m s     an d     s ig n if ies th e  n u m b e r   o f   t h e  s ailf is h   an d   s ar d in es in   ev e r y   cy cle.   Step   5 .   Pu r s u it a n d   p r ed atio n   Du r in g   t h e  c o m m en ce m e n t  o f   a  h u n t,   b o th   th e   s ar d in es'   ad ep tn ess   at  ev asio n   an d   th e   s ailf is h 's  ca p ac ity   f o r   attac k   ar e  ty p ically   at  th eir   ze n ith .   C o n s eq u en tly ,   in   th e  in itial  p h ase  o f   th e  h u n t,  s ailf is h   in f lict  wo u n d s   u p o n   th e   s ar d in es   with in   th e   p r ey   s ch o o l   with o u t   n e ce s s ar ily   en s n ar in g   th em   en tir ely .   T h e   im p r ess iv e  o f f en s iv e  ca p ab ilit ies  o f   s ailf i s h   d im in is h   th e  s ar d in es '   ef f ic ac y   in   escap in g .   T h ese  s ailf is h   d y n am ically   ad ap t   th eir   tactics  as  th e  s ar d in es  ac cr u e  in ju r ies,  u ltima tely   r esu ltin g   in   a  d ec r ea s e  in   th e  p r e y ' s   ab ilit y   to   ev ad e   attac k s   as  th e  h u n t  p r o g r ess es .   Su b s eq u e n tly ,   th e   s u cc ess   r a te  o f   s ailf is h   p ea k s .   C o n s eq u en tly ,   ea ch   s ar d in e   ad ju s ts   its   p o s itio n   u tili zin g   a  s p ec if ic  eq u atio n   tailo r e d   to   th e  ev o lv in g   d y n am ics o f   th e   h u n t.     + 1 =  S* (   -   +  )   ( 1 3 )     T h e  s y m b o ls   + 1   an d     d en o te  th e  n ew  an d   cu r r e n t  lo ca tio n   o f   s a r d in e  j  r esp ec tiv ely .   T h e  s y m b o l    r ef er s   to   a  r an d o m   n u m b er   r a n g in g   f r o m   0   to   1 .   T h e  s y m b o l    r ep r e s en ts   th e  o p tim al  lo ca tio n   o f   e lite  s ailf i s h .      d en o tes th e  n u m b e r   o f   s ailf is h ' s   attac k   p o wer   at  ev er y   iter at io n ,   r ep r esen ted   as   ( 1 4 ) ,      = ∗ ( 1 − ( 2 ∗  ∗ η ) )   ( 1 4 )     Her e,   th e  c o ef f icien ts     an d   η   r ep r esen t  f ac to r s   th at  d e cr ea s e  th e  p o wer   o f   th e   attac k   v alu e,   an d      d en o tes   th e  cu r r en t  iter atio n .   T h e  n u m b er   o f   s ar d in es  th at  u p d ate   th eir   lo ca tio n   d u r in g   th e  last   p h ase  o f   th e   h u n t  is   ca lcu lated   u s in g      as   ( 1 5 ) ,   ( 1 6 ) :     μ = ∗    ( 1 5 )     λ = ∗    ( 1 6 )     Her e,   μ   d en o tes  th e  lo ca tio n   o f   th e  s ar d in e,   wh ile  λ   r ep r es en ts   th e  n u m b er   o f   v ar iab les  ass o ciate d   with   th e   s ar d in es.  T h e   n u m b er   o f   v ar ia b les  at  iter atio n     is   r ep r esen te d   as  ,   an d     d en o tes  th e   n u m b e r   o f   s ar d in es  in   ea ch   cy cle.   W h en   th e     is   le s s   th an   0 . 5 ,   th e  s ar d in es  with   μ   v ar iab les  ar e  u p d ated ;  h o we v er ,   if   th e     is   g r ea ter   th an   o r   e q u al  to   0 . 5 ,   t h en   th e  lo ca tio n   o f   all  s ar d i n es is   u p d ated .   Step   6 .   E v alu ate  f ea s ib ilit y   E q u atio n   ( 6 )   is   u s ed   to   ca lcu late  ea ch   s ea r ch   ag en t' s   f itn es s .   T h e  f u n ctio n   th at  y ield s   th e  b e s t r esu lt i s   k n o wn   as th e  o p tim u m   s o lu tio n .   W h ile   th e  v alu e  th at  is   h i g h est r ef lects a n   o p tim al  f itn ess   m ea s u r e.   Step   7 .   T er m in atio n   Un til  th e  d esig n ated   iter atio n   is   co m p leted   o r   an   id ea l  s o lu t io n   is   o b tain ed ,   th e   p r e v io u s l y   in d icate d   p r o ce d u r es  co n tin u e.   T h e  im p lem en ted   SaC O ' s   p s eu d o   co d e   is   p r o v id ed   b y   Alg o r ith m   1   an d   f lo wch ar t  o f   th e   p r o p o s ed   m o d el  is   s h o wn   in   F ig u r e  5 .     Alg o r ith m   1 .   Ps eu d o   co d e  o f   th e  d ev elo p ed   m o d el   Input: Initial population of sailfish and sardine     Output: Optimal solution (sailfish)   Initialize the  populations of sardine and sailfish, along with relevant parameters   Compute the fitness of each individual in the population    Determine the optimal sailfish and sardine based on their fitness   while the stopping criteria are not met:          for each sailfish:                   Compute the coefficient β j   at the current iteration                   Update the Sailfish Cat Optimization (SaCO) using equation (11)          end for          Compute the attack power BA based on equation (14)          if BA<0.5:                   Compute μ based on equation (15)                   Estimate λ based on equation (16)                  Choose the sardine using the value of μ and λ                  Update the location of the selected sardine using equation (13)          else                  Update the location of all sardines using equation (13)          end if          Compute the fitness of all sardine   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         S a ilfi s h - ca t a lg o r ith m - en h a n c ed   g en era tive  a d ve r s a r ia l  n etw o r k  fo r   …   ( P a lla vi  K a n th a m a n g a la   N ir a n ja n )   1117           if a better solution is found in the sardine population:                Update the optimal sailfish with the improved sardine                Eliminate the hunted sardine                 Update best sailfish and sardine          end if   end   while   Return the best sailfish as the optimal solution.   End           Fig u r e  5 .   Flo wch ar t  o f   th e   d ev elo p ed   m o d el       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N    T h is   s ec tio n   ex p lo r es  th e  r esu lts   o f   th e  p r o p o s ed   attac k   d etec tio n   s tr ateg y   in   th e  I o T - Fo g   co n tex t,   p r o v id i n g   d etails  o n   t h e  ex p e r im en tal  s etu p   an d   d ataset  d es cr ip tio n .   T h e   SaC O - b ased   g en er ativ e  ad v e r s ar ial  n etwo r k   is   im p lem en ted   u s in g   Py th o n   o n   a  W in d o ws  1 0   s y s tem   with   an   I n tel  p r o ce s s o r   a n d   4   GB   o f   R AM .   T h e  s tr ateg y   u tili ze s   th e  B o T - I o T   d atab ase   [ 2 8 ] ,   en co m p ass in g   a  d iv er s e  ar r ay   o f   n o r m a l  an d   b o tn et  tr af f ic   ca teg o r ized   in   C SV,  Ar g u s ,   an d   PC AP  f o r m ats,  to talin g   o v er   7 2   m illi o n   r ec o r d s .   T h e   d ataset  co n s is t s   o f   PC AP   f iles   to talin g   u p   to   6 9 . 3   GB   an d   C SV  f lo w  tr af f ic  d ata  o f   1 6 . 7   GB .   I t  in clu d es  v ar io u s   ty p es  o f   attac k s   s u ch   as  d ata  ex f iltra tio n ,   d en ia l o f   s er v ice  ( Do S ) ,   DDo S,  s er v ice  s ca n ,   k ey lo g g in g ,   an d   OS a ttack s .     3 . 1 .     Co m pa ra t iv e  t ec hn iqu es   Ou r   p r o p o s ed   tech n iq u e  SaC O  b ased   GAN  co m p ar ed   with   k - n e u r al  n etwo r k   ( KNN) ,   s u p p o r t  v ec t o r   m ac h in e  ( SVM)   [ 2 5 ] ,  n eu r al  n etwo r k   ( NN)   [ 1 5 ] ,   lin ea r   r eg r ess io n ,   d ee p   c o n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( DC NN)   [ 1 6 ] ,   an d   GAN  [ 2 9 ] ,   b ased   o n   r ec all,   p r ec is io n   a n d   F - Me asu r e  ev alu atio n   m etr i cs.  Pre cisi o n ,   r ec all,   an d   F - m ea s u r e  ar e  im p o r tan t  m etr ics to   d eter m in e  alg o r ith m   p er f o r m an ce   b ec a u s e  th ey   c o llectiv ely   ass es s   th e   ac cu r ac y   in   id en tify in g   attac k s   ( p r ec is io n ) ,   th e  co m p lete n ess   o f   attac k   d etec tio n   ( r ec all) ,   an d   p r o v i d e  a  b alan ce d   m ea s u r e  th at  c o n s id er s   b o th   ac c u r ac y   an d   co m p r eh en s iv en ess   ( F - m ea s u r e) ,   cr u cial  f o r   ev alu atin g   th e  ef f ec tiv en ess   o f   s ec u r ity   m ea s u r es in   I o T - Fo g   en v ir o n m e n ts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   20 25 :   1 1 0 9 - 1 1 2 2   1118   3 . 2 .     Co m pa ra t iv e  a na ly s is   T h is   s ec tio n   p r o v id es  a   d etailed   co m p ar ativ e  a n aly s is   o f   t h e  attac k   d etec tio n   m o d el  in   th e  I o T - Fo g   en v ir o n m en t,  f o cu s in g   o n   th r e e  d is tin ct  ty p es  o f   attac k s :  b a ck d o o r   attac k s ,   f u zz e r s   attac k s ,   an d   Do S  attac k s .   T h e  p e r f o r m an ce   e v alu atio n   o f   th e   p r o p o s ed   SaC O - b ased   GAN  m eth o d   is   ass ess ed   u s i n g   m etr ics  s u c h   as   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F - m ea s u r e.       3 . 2 . 1 .   Ana ly s is   ba s ed  o n ba c k do o r  a t t a c k   Fig u r e  6   p r o v i d es  a  co m p ar ativ e  ev alu atio n   o f   th e  SaC O - b ased   GAN  m eth o d   s p ec if ically   d ev elo p e d   f o r   d etec tin g   b ac k d o o r   attac k s .   I n   Fig u r e  6 ( a ) ,   a  co m p a r is o n   o f   r ec all  is   p r esen ted ,   r ev ea lin g   v ar iatio n s   with   ch an g es  in   th e   p er ce n tag e   o f   tr ain in g   d ata.   Sp ec if ically ,   wi th   7 0 %   tr ain in g   d ata,   ex is tin g   m eth o d s   s u ch   as  KNN,   SVM,   NN,   lin ea r   r e g r e s s io n ,   DC NN,   GAN,   an d   th e   d ev elo p e d   SaC O - b ased   GAN  ex h ib it  r ec all  v alu es  o f   8 3 . 4 1 %,  8 3 . 7 3 %,   8 3 . 7 9 %,  8 5 . 2 3 %,   8 5 . 6 7 %,  8 6 . 7 3 %,  a n d   8 7 . 2 3 %,   r esp ec tiv ely .   Ad d it io n ally ,   Fig u r e  6 ( b )   d is p lay s   a  co m p ar ativ e   an aly s is   o f   p r ec is io n   v al u es  ac r o s s   d if f er en t  p e r ce n tag es  o f   tr ain in g   d ata.   At  a  tr ain i n g   d ata  p er ce n tag e  o f   7 0 %,  KNN,   SVM,   N N,   lin ea r   r eg r ess i o n ,   DC NN,   GAN,   an d   th e  d ev elo p ed   SaC O - b ased   GAN  d em o n s tr ate  p r ec is io n   v alu es  o f   8 1 . 5 9 %,  8 2 . 7 1 %,  8 2 . 7 7 %,  8 3 . 0 9 %,  8 3 . 2 1 %,  8 5 . 9 9 %,  an d   8 7 . 8 5 %,   r esp ec tiv ely .   Fu r th er m o r e,   Fig u r e  6 ( c)   r e p r esen ts   a  co m p a r ativ e  an aly s is   o f   F - m ea s u r e   v alu es  with   v ar y in g   p er ce n tag es  o f   tr ain i n g   d ata.   T h e  e x is tin g   attac k   d etec tio n   m eth o d s   ( KNN,   SVM,   NN ,   lin ea r   r eg r ess io n ,   DC NN,   GA N)   an d   th e  p r o p o s ed   SaC O - b ased   GAN  m eth o d   ac h iev e  F - m ea s u r e  v alu es  o f   8 2 . 0 8 %,  8 2 . 2 7 %,   8 2 . 7 2 %,  8 4 . 0 7 %,  8 4 . 3 6 %,  8 5 . 4 4 %,  an d   8 7 . 0 7 %  wh en   tr ai n ed   with   7 0 %  o f   th e  d ata.   T h is   em p h asizes  th e   b alan ce d   p er f o r m a n ce   o f   th e  SaC O - b ased   GAN   in   b o th   r ec all  an d   p r ec is io n ,   h ig h lig h ti n g   its   ca p ab ilit y   to   ef f ec tiv ely   d etec t b ac k d o o r   attac k s   ac r o s s   v ar y in g   tr ain in g   d ata  s ce n ar io s .   I n   s u m m ar y ,   Fi g u r e  6   d e m o n s tr ates  th at  th e  SaC O - b ased   GAN  m e th o d   o u tp er f o r m s   tr ad itio n al  m eth o d s   in   r ec all,   p r ec is io n ,   a n d   F - m ea s u r e   wh e n   d etec tin g   b ac k d o o r   attac k s   in   I o T - Fo g   en v ir o n m en t.  T h e   r esu lts   u n d er s co r e  its   p o ten tial  as  an   ad v an ce d   s ec u r ity   s o lu tio n   f o r   m itig atin g   b ac k d o o r   th r ea ts   ef f ec tiv ely .           ( a)   ( b )       ( c)     Fig u r e  6 .   C o m p a r ativ e  an aly s i s   u s in g   b ac k d o o r   attac k   ( a)   r ec all,   ( b )   p r ec is io n ,   an d   ( c)   F - m e asu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.