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 .   2 A p r il   20 25 ,   p p .   2 1 3 8 ~ 2 1 4 9   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 2 1 3 8 - 2 1 4 9           2138       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Custo mized  d a tas et - b a sed  m a ch ine  l ea rning   a ppro a ch f o b la ck   h o le  a tt a ck  d etec t io n in  mo bile ad  h o c net wo rks       H o ud a   M o ud ni 1 ,   M o ha m ed  E r - Ro uid i 2 ,   M a ns o ur  L m k a it i 3 ,   H icha m   M o un cif 3   1 TI A D   La b o r a t o r y ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   S u l t a n   M o u l a y   S l i m a n e   U n i v e r si t y ,   B e n i   M e l l a l ,   M o r o c c o   2 M o d e l i n g   a n d   c o mb i n a t o r i a l   l a b o r a t o r y ,   D e p a r t me n t   o f   M a t h e m a t i c s   a n d   C o mp u t e r   S c i e n c e ,   P o l y d i s c i p l i n a r y   F a c u l t y ,     C a d i   A y y a d   U n i v e r si t y ,   S a f i ,   M o r o c c o   3 LI M A TI   La b o r a t o r y ,   P o l y d i sci p l i n a r y   F a c u l t y ,   S u l t a n   M o u l a y   S l i ma n e   U n i v e r si t y ,   B e n i   M e l l a l ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 3 0 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   2 0 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  1 ,   2 0 2 4       Th is  a rti c le   e x p l o re t h e   a p p li c a ti o n   o f   m a c h in e   lea rn in g   ( M L)   a lg o rit h m to   c las sify   th e   b lac k   h o le  a tt a c k   in   m o b il e   a d   h o c   n e two rk s   (M AN E Ts).   Blac k   h o le  a t tac k t h re a ten   M AN ET s   b y   d isru p ti n g   c o m m u n ica ti o n   a n d   d a ta   tran sm issio n .   T h e   p rima ry   g o a l   o th is  stu d y   is  t o   d e v e l o p   a n   in tru si o n   d e tec ti o n   sy ste m   (IDS)   t o   d e te c a n d   c las sify   t h is  a tt a c k .   Th e   re se a rc h   p ro c e ss   in v o lv e fe a tu re   se lec ti o n ,   th e   c re a ti o n   o a   c u sto m   d a tas e tailo re d   to   t h e   c h a ra c teristics   o b lac k   h o le  a tt a c k s,   a n d   t h e   e v a lu a ti o n   o f   fo u r   m a c h in e   lea rn in g   m o d e ls:   ra n d o m   fo re st  (RF ) ,   l o g isti c   re g re ss io n   ( LR),   k - n e a re st  n e ig h b o rs   ( k - NN ),   a n d   d e c isio n   tree   (DT).   Th e   e v a lu a ti o n   o th e se   m o d e ls  d e m o n stra tes   p r o m isin g   re su lt s,  wit h   si g n ifi c a n imp r o v e m e n ts  in   a c c u ra c y ,   p re c isio n ,   F 1 - sc o re ,   a n d   re c a ll   m e tri c s.  T h e   fi n d i n g s   u n d e rsc o re   th e   p o ten ti a l   o m a c h i n e   lea rn in g   in   e n h a n c i n g   th e   se c u rit y   o f   M AN ET b y   p ro v id i n g   a n   e ffe c ti v e   m e a n s o a tt a c k   c las sifica ti o n .   K ey w o r d s :   B lack   h o le  attac k   I n tr u s io n   d etec tio n   s y s tem   Ma ch in lear n in g   Mo b ile  ad   h o n etwo r k s     Secu r ity   T h is i 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 :   Ho u d Mo u d n i   T I AD  L ab o r ato r y ,   Facu lty   o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y ,   Su lt an   Mo u lay   Sli m an U n iv er s ity   Av   Me d   V,   B P 5 9 1 ,   B en i - Me l lal  2 3 0 0 0 ,   Ma r o k o   E m ail:  h . m o u d n i@ u s m s . m a       1.   I NT RO D UCT I O N   Mo b ile  ad   h o n etwo r k s   ( M ANE T s )   [ 1 ]   ar s elf - c o n f ig u r in g   n etwo r k s   co m p o s ed   o f   m o b ile  n o d es   th at  f o r m   d y n am ic  n etwo r k   i n f r astru ctu r with o u r ely in g   o n   ce n tr alize d   au t h o r ity .   M ANE T s   h av g ain ed   s ig n if ican atten tio n   d u to   t h eir   f lex ib ilit y   in   p r o v id in g   c o m m u n icatio n   in   v ar io u s   en v ir o n m en ts ,   m ak in g   th em   id ea l   f o r   em er g en cy   an d   m ilit ar y   ap p licatio n s .   Ho wev e r ,   th e   d ec en tr alize d   n at u r a n d   d y n am ic  to p o lo g y   o f   MA NE T s   m ak th em   p ar ticu lar ly   v u ln e r ab le  to   wid r an g o f   s ec u r ity   th r ea ts ,   in clu d in g   r o u tin g   attac k s ,   d en ial  o f   s er v ice,   an d   b lack   h o le  attac k s   [ 2 ] [ 4 ] .   B lack   h o le  attac k s   ar e   p ar ticu lar ly   s ev er as  t h ey   in v o lv e   a   m alicio u s   n o d f alsely   ad v e r tis in g   th s h o r test   p ath   to   th d esti n atio n ,   s u b s eq u e n tly   in ter ce p tin g   a n d   d r o p p i n g   all  d ata  p ac k ets  p ass in g   th r o u g h   it.   T h is   n o o n ly   d is r u p ts   n etw o r k   co m m u n icatio n   b u also   co m p r o m is es  d ata  in teg r ity   an d   co n f i d en tiality .   T r ad itio n al  s ec u r ity   m ec h an is m s ,   s u ch   as  en cr y p tio n   an d   au th en ticatio n   p r o to co ls ,   wh ile  ef f ec tiv in   s o m s ce n ar io s ,   o f ten   f all  s h o r i n   ad d r ess in g   th s o p h is ticated   a n d   ad a p tiv n at u r o f   s u ch   attac k s   in   MA NE T s .   E x is tin g   s o lu tio n s ,   in clu d in g   h eu r is tic - b ased   an d   r u le - b ase d   in tellig en in tr u s io n   d etec tio n   s y s tem s   ( I DSs ) ar o f ten   lim ited   b y   th ei r   in ab i lity   to   ad ap t to   n ew  an d   ev o lv i n g   attac k   p atter n s .   Giv en   th ese  c o n s tr ain ts ,   th er e   is   an   u r g e n n ee d   f o r   in tellig en s y s tem s   th at  ca n   d y n am ic ally   d etec t   an d   class if y   s u ch   attac k s ,   en ab lin g   tim ely   an d   e f f ec tiv e   co u n ter m ea s u r es.  R ec en ad v an ce s   in   m ac h in lear n in g   ( ML )   [ 5 ] [ 7 ]   o f f er   p r o m is in g   a p p r o ac h   to   th i s   ch allen g e.   ML   alg o r ith m s   ca n   an aly ze   lar g e   v o lu m es  o f   n etwo r k   d ata,   id en tify   p atter n s   ass o ciate d   with   attac k s ,   an d   d is tin g u is h   th em   f r o m   n o r m al   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       C u s to miz ed   d a ta s et - b a s ed   ma ch in lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   b la ck   h o le  a tta ck   d etec tio n   in     ( Ho u d a   Mo u d n i )   2139   n etwo r k   b eh a v io r .   B y   lear n in g   f r o m   p ast  in cid en ts ,   th ese  alg o r ith m s   ca n   p r o v id r o b u s t,   ad ap tiv d ef en s es   ag ain s t e v en   n o v el  attac k   s tr at eg ies.   T h p r im ar y   g o al  o f   th is   r esear ch   is   to   d esig n   an d   im p lem en t a n   I DS  th at  lev er ag es m ac h i n lear n in g   alg o r ith m s   to   d etec an d   class if y   b lack   h o le   attac k s   in   MA NE T s .   T o   ac h iev e   th is ,   we  h a v cr ea ted   cu s to m   d ataset  b y   s elec tin g   th m o s r elev an f ea tu r es  th at  ef f ec tiv ely   ca p tu r t h ch ar ac te r is tics   o f   b lack   h o le   attac k s .   Ou r   ap p r o ac h   n o o n l y   aim s   to   en h a n ce   th d etec tio n   ac cu r ac y   b u also   t o   p r o v id e   s ca lab le  s o lu tio n   th at  ca n   b a d ap ted   to   v ar io u s   MA NE T   en v ir o n m e n ts .   T h r est o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as f o llo ws:   th s ec o n d   s ec tio n   r ev iews th r elate d   liter at u r e.   I n   th e   th ir d   s ec tio n ,   we  d is cu s s   th ap p licatio n   o f   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s   f o r   s ec u r ity .   T h f o u r t h   s ec tio n   p r esen ts   o u r   p r o p o s ed   I DS  ap p r o ac h .   T h f if t h   s ec tio n   d etai ls   o u r   cu s to m   d ataset.   T h s ix th   s ec tio n   d is cu s s es   th r esu lts   an d   p r o v id es  an   in - d ep th   an al y s is .   Fin ally ,   th p ap er   co n clu d es  with   s u m m a r y   o f   o u r   f i n d in g s   an d   s u g g esti o n s   f o r   f u tu r wo r k .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   2 . 1 .       Rela t ed  wo rk s   Var io u s   s tu d ies  [ 8 ] [ 1 2 ]   h av b ee n   co n d u cte d   to   e n h an ce   th s ec u r ity   o f   MA NE T s ,   f o cu s in g   o n   d if f er en t   ap p r o ac h es  a n d   m eth o d o lo g ies.  T h is   s ec tio n   d is cu s s es  th r elate d   wo r k   in   th is   d o m ain   b y   s u m m ar izin g   k ey   f in d in g s   f r o m   p r ev io u s   r esear ch   ef f o r ts .   T h r ev iew  h ig h lig h ts   th e   p r o g r ess   m ad in   s ec u r in g   MA NE T s .   I n   o n e   s t u d y   b y   A l m o m a n i   e t   a l .   [ 1 3 ] ,   a   c o m p a r i s o n   o f   v a r i o u s   m a c h i n e   l ea r n i n g   c l a s s i f i e r s   wa s   c o n d u c t e d   t o   i d e n t i f y   t h e   m o s t   e f f ec t i v e   o n f o r   i n t r u s i o n   d e t e c t i o n   i n   M AN E T s .   T h e   s tu d y   f o u n d   t h a t   t h e   r a n d o m   f o r e s t   ( RF )   c l ass i f i e r   o u t p e r f o r m e d   t h e   o t h e r s ,   a c h ie v i n g   a n   a c c u r a c y   r a t e   o f   8 7 % .   A d d i t i o n a l l y ,   t h e   R c l a s s i f ie r   d e m o n s t r a te d   h i g h   F - m e a s u r e   a n d   p r e c is i o n   s c o r es ,   in d i c a t i n g   i ts   r o b u s t n es s   i n   d e t ec t i n g   i n t r u s i o n s .   Ko ch er   an d   Ku m a r   [ 1 4 ]   u tili ze d   m ac h in e   lear n in g   m o d els  tr ain ed   o n   th e   UNSW - NB 1 5   d ataset  [ 1 5 ]   to   class if y   n etwo r k   tr af f ic.   T h ev alu atio n   in clu d ed   k - n ea r e s n eig h b o r s   ( k - NN ) s to ch asti g r ad ien d escen t   ( SGD) ,   d ec is io n   tr ee   ( DT ) r a n d o m   f o r est  ( R F) lo g is tic  r eg r ess io n   ( LR ) ,   an d   n aïv B ay es  ( NB )   clas s if ier s .   Am o n g   th ese,   th e   RF   class if ie r   ac h iev ed   t h h ig h est p er f o r m an ce ,   with   an   ac c u r ac y   r ate  o f   9 5 . 4 3 %.   I n   an o th er   s tu d y ,   Sar a n y et   a l.   [ 1 6 ]   co n d u cte d   c o m p r e h en s iv s u r v ey   o n   i n tr u s io n   d etec tio n   u s in g   m ac h in lear n in g   al g o r ith m s .   T h ey   ev alu ated   th p er f o r m an ce   o f   lin ea r   d is cr im in an an aly s is   ( L DA) ,   class if icatio n   an d   r eg r ess io n   t r ee   ( C AR T ) ,   an d   R tech n iq u es  o n   th KDD' 9 9   C u p   d atase [ 1 7 ] .   T h r esu lts   s h o wed   th at  th R alg o r ith m   o u tp er f o r m ed   t h o th er   te ch n iq u es,  ac h iev i n g   an   im p r ess iv ac cu r ac y   o f   9 9 . 8 1 %,  co m p ar ed   to   L DA' s   9 8 . 1 an d   C AR T 's  9 8 %.  T h is   s tu d y   h ig h lig h ts   th ef f e ctiv en ess   o f   R in   in tr u s io n   d etec tio n   task s   an d   it s   p o ten tial su p er io r ity   o v er   o th er   co m m o n ly   u s ed   alg o r ith m s .   L aq tib   et  a l   [ 1 8 ]   c o n d u cted   a   s y s tem atic  co m p ar is o n   o f   th r ee   in tr u s io n   d etec tio n   s y s tem s   b ased   o n   th I n ce p tio n   ar ch itectu r e   i n ce p tio n   c o n v o lu tio n al   n eu r al  n etwo r k   ( C NN) ,   b id ir ec tio n al  lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( B L STM ) ,   an d   d ee p   b elief   n etwo r k   ( DB N) .   T h e y   u s ed   th NSL - KDD  d ataset  [ 1 9 ] ,   w h ich   in clu d es  d ata  o n   b o th   in tr u s io n s   an d   n o r m al  n etwo r k   co n n ec tio n s .   T h eir   s tu d y   aim ed   to   o f f er   f o u n d atio n al  g u id an ce   o n   ch o o s in g   a p p r o p r iate  d ee p   lea r n in g   m o d els f o r   MA NE T   en v ir o n m en ts .   Acc o r d in g   to   Ab r ar   et  a l .   i [ 2 0 ] ,   v ar io u s   m ac h in lear n in g   class if ier s   s u p p o r v ec to r   m ac h in e   ( SVM) ,   k - NN,   L R ,   NB ,   m u lti - lay er   p er ce p tr o n   ( ML P),   R F,  e x tr a - tr ee   class if ier   ( E T C ) ,   an d   DT   wer u tili ze d   to   class if y   d ata  as  n o r m al  o r   in tr u s iv e.   T h eir   m o d el  p er f o r m an ce   was  ev alu ated   u s in g   f o u r   f ea tu r s u b s ets  ex tr ac ted   f r o m   th e   NSL - KDD  d ataset.   E m p ir ical  r esu lts   s h o wed   th at  R F,  E T C ,   an d   DT   ac h iev ed   p er f o r m an ce   ab o v 9 9 % f o r   all  attac k   class es a cr o s s   d if f er en t f ea tu r s u b s ets.   Alan g ar [ 2 1 ]   p r o p o s ed   an   ad v an ce d   h y b r id ize d   o p tim iz atio n   tech n iq u e   ( AHGFFA)   th at  u s es  u n s u p er v is ed   m ac h in lear n in g   to   en h an ce   s ec u r ity   in   MA NE T - in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   s en s o r   s y s tem s .   T h is   m eth o d   in co r p o r ates  s ec u r ce r tific ate - b ased   g r o u p   f o r m at io n   ( SC GF)   an d   r ec o m m en d ed   ac tio n   K - m ea n s   (K - R m ea n s )   f ilter in g   to   o r g an ize  th n etwo r k   i n to   g r o u p s   an d   o p tim ize  r o u tin g   b ased   o n   tr u s ca lcu latio n s .   T h co m b i n atio n   o f   g e n etic  an d   Fire f ly   alg o r ith m s   in   AHGFFA  en s u r es saf an d   ef f icien t r o u tin g .   T h s tu d y   in   [ 2 2 ]   in tr o d u ce s   a   m o d el  th at  lev er ag es th p ar ti cle  b ee   co lo n y   s war m   ( PB C S)   alg o r ith m   f o r   e f f icien r o u tin g   a n d   in t eg r ates  th h y b r id   A d aBo o s t - RF   alg o r ith m   to   r e d u ce   tr ain in g   tim e   wh ile  en h an cin g   ac cu r ac y .   T o   p r ev e n attac k s ,   th m o d el  e m p lo y s   th ad   h o o n - d em an d   d is tan ce   v ec to r   ( AODV )   p r o to co l,  w h ich   is   wid ely   u s ed   ap p r o ac h   i n   MA NE T s .   T h m o d el' s   p er f o r m an ce   is   th o r o u g h ly   ev al u ated   u s in g   v ar io u s   m etr ics,  in clu d in g   ac cu r ac y ,   r ec all,   p r ec is io n ,   en er g y   co n s u m p tio n ,   an d   n etwo r k   life tim e,   d em o n s tr atin g   its   ef f ec tiv e n ess   in   b o th   s ec u r ity   a n d   r eso u r ce   m an ag em e n t.   T h e s e   s t u d i es   p r o v i d e   v a l u a b l i n s i g h ts   i n t o   t h e   a p p li c a ti o n   o f   m a c h i n e   l ea r n i n g   t e c h n i q u es   to   e n h a n c t h e   s e c u r i t y   o f   M AN E T s .   T h e y   d e m o n s t r a te   t h e f f e c ti v e n e s s   o f   v a r i o u s   c la s s i f ie r s   a n d   d e t e c ti o n   m e t h o d s ,   s h o w c as i n g   t h e   p o t e n ti a l   o f   th e s e   a p p r o a c h e s   i n   a d d r e s s i n g   s e c u r i t y   c h a ll e n g e s .   B u il d i n g   u p o n   t h i s   e x i s t i n g   r e s e a r c h ,   o u r   s t u d y   m a k es   s ig n i f i c a n t   c o n t r i b u ti o n   b y   d e v e lo p i n g   a n   i n t r u s i o n   d e t e ct i o n   s y s t e m   w i t h   a   c u s t o m   d a t a s et   s p e c i f i c a ll y   d e s i g n e d   t o   d e t e c t   b l a c k   h o l e   a t t a c k s   i n   M A N E T s .   T h is   t a i l o r e d   d a t a s e t   e n a b l es   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 .   2 Ap r il   20 25 :   2 1 3 8 - 2 1 4 9   2140   c o m p r e h e n s i v e   e v a l u a ti o n   o f   m a c h i n e   l e a r n i n g   m o d e ls ,   l e a d in g   t o   i m p r o v e d   a c c u r a c y   a n d   r e l i a b i li t y   i n   i n t r u s i o n   d e t e c t i o n .   B y   f o c u s i n g   o n   t h e   u n i q u e   c h a r a c t e r is t i cs   o f   b l a c k   h o l e   a t t a c k s ,   o u r   a p p r o a c h   a d v a n c e s   t h e   c u r r e n s t a te   o f   M A N E T   s e c u r it y   a n d   o f f e r s   a   r o b u s t   f r a m e w o r k   f o r   f u t u r e   r e s e a r c h   a n d   i m p l e m e n t a ti o n .     2 . 2 .     B la ck   ho le  a t t a ck   in M ANE T   I n   b lac k   h o le  attac k ,   m a licio u s   n o d m a n ip u lates  th e   r o u tin g   p r o to co to   attr ac a ll  n etwo r k   tr af f ic  to war d s   its elf ,   u ltima t ely   d r o p p in g   th e   p ac k ets.  T h is   ac tio n   cr ea tes  a   b lack   h o le   in   th e   n etwo r k ,   wh er d ata  is   ab s o r b ed   an d   lo s t,  d is r u p tin g   co m m u n icatio n   [ 4 ] [ 2 3 ] .   T h attac k   ex p l o its   th tr u s t - b ased   n atu r o f   r o u tin g   p r o to c o ls ,   p a r ticu lar ly   in   MA NE T s .   Sp ec if ically ,   th m alicio u s   n o d s en d s   f alse  r o u te  r ep ly   ( R R E P)  p ac k et  to   th s o u r ce   n o d e,   f alsely   claim in g   th at  it  h as  th s h o r test   p ath   to   th d esti n atio n .   T h is   d ec eitf u ac tio n   tak es  ad v a n ta g o f   p r o to co ls   lik e   AODV   [ 2 4 ] ,   wh er n o d es  d e p en d   o n   r ec eiv e d   r o u te  r ep li es  to   estab lis h   p ath s   f o r   d ata   tr an s m is s io n .   T h s o u r ce   n o d e,   u n awa r e   o f   th m alicio u s   in ten t,  th e n   f o r war d s   all  its   d ata  p ac k ets  to   th att ac k er .   T h attac k er ,   in s tead   o f   f o r war d in g   th ese  p ac k ets,  d r o p s   th em   o r   k ee p s   th em ,   ef f ec tiv ely   is o latin g   th s o u r ce   n o d f r o m   th e   r est  o f   th e   n etwo r k   an d   ca u s i n g   b r ea k d o wn   in   c o m m u n icatio n .   T h e   m ec h a n is m   o f   th b lack   h o le  attac k   is   illu s tr ated   in   Fig u r 1 .           Fig u r 1 .   T h b lack   h o le  attac k       3.   M ACH I N E   L E AR NING   A L G O RIT H M S F O SE C URI T Y   L R   [ 2 5 ]   is   s tatis tical  m eth o d   u s ed   f o r   p r e d ictiv m o d elin g .   I is   a   g en e r alize d   lin ea r   m o d el  th at  is   u s ed   to   m o d el  th r elatio n s h i p   b etwe en   b i n ar y   o u tco m e   v ar iab le  an d   o n o r   m o r in d ep en d en v ar iab les.  T h o u tco m v ar iab le  is   b i n ar y   v ar iab le  ( also   k n o wn   as  a   d ep en d e n v ar ia b le)   th at  ca n   tak o n   o n o f   two   p o s s ib le  v alu es,  s u ch   as  y es   o r   no tr u e   o r   f alse ,   o r   1   o r   0   as sh o wn   in   Fig u r 2 .           Fig u r 2 .   L o g is tic  r eg r ess io n   ( L R )     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       C u s to miz ed   d a ta s et - b a s ed   ma ch in lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   b la ck   h o le  a tta ck   d etec tio n   in     ( Ho u d a   Mo u d n i )   2141   DT   class if ier   [ 2 6 ]   is   s u p e r v is ed   lear n in g   alg o r ith m   u s e d   in   class if icatio n   p r o b lem s .   I cr ea tes  tr ee - lik m o d el  o f   d ec is io n s   a n d   th eir   p o s s ib le  o u tc o m es,  in clu d in g   p r ed ictio n s   o f   th e   o u t p u v alu e .   T h e   tr ee   is   co n s tr u cted   b y   r ec u r s iv ely   s p litt in g   th d ata  in t o   s u b s ets  b ased   o n   th v alu es  o f   th i n p u f ea t u r es,  with   ea ch   s p lit  lead in g   to   s p ec if i d ec is io n   o r   p r ed ictio n .   T h f in al  p r ed ictio n s   ar m ad b y   tr av er s in g   th tr ee   f r o m   t h r o o to   leaf   n o d e .   T h g o al   is   to   cr ea te  a   m o d el  th at  co r r ec tly   class if ies  th m ajo r ity   o f   th tr ain i n g   ex am p les an d   g e n er alize s   well  to   n ew,   u n s ee n   e x am p les.  I t is   tr ee - s tr u ctu r ed   class if ier ,   w h er in ter n al  n o d es  r ep r esen th f ea tu r es  o f   d ataset,   b r an ch es  r ep r esen th d ec is io n   r u les,  an d   ea ch   leaf   n o d r ep r esen ts   th o u tco m e   as sh o wn   i n   Fig u r 3 .   R [ 2 7 ]   is   an   en s em b le  lear n in g   m eth o d   u s ed   f o r   class if icatio n ,   r eg r ess io n ,   an d   o th e r   task s .   I t   co n s tr u cts  m u ltip le  DT   d u r i n g   tr ain in g   an d   o u t p u ts   th class   th at  is   th m o d o f   t h class es  ( f o r   class if icatio n )   o r   th m ea n   p r ed ictio n   ( f o r   r eg r ess io n )   o f   th in d iv id u al  t r ee s .   As  r esu lt  o f   th is   co m b in atio n ,   th e   f o r est  u s u ally   ac h iev es a   b etter   p r ed i ctiv ac cu r ac y   th an   an y   in d iv i d u al  tr ee .   T h k ey   d i f f er en ce   b etwe en   DT   an d   R is   th at  in   R F,  r a n d o m   s u b s et  o f   th f ea t u r es  is   ch o s en   f o r   ea ch   s p lit,   in   ad d itio n   t o   a   r an d o m   s am p le   o f   th d ata.   T h is   in tr o d u ce s   r an d o m n ess   in to   th m o d el,   wh i ch   h elp s   to   r ed u ce   o v e r f itti n g   an d   im p r o v th o v er all  ac c u r ac y   o f   th e   m o d el .   R is   b ased   o n   th c o n ce p o f   e n s em b le  lear n in g ,   wh ich   i n v o lv es  c o m b in i n g   m u ltip le  class if ier s   to   s o lv co m p lex   p r o b lem   an d   im p r o v th p er f o r m an ce   o f   t h m o d el  as  s h o wn   i n   Fig u r 4 .           Fig u r 3 .   Dec is io n   tr ee             Fig u r 4 .   R an d o m   f o r est ( R F)       k - NN  [ 2 8 ]   is   an   in s tan ce - b ase d ,   o r   m em o r y - b ased ,   s u p e r v is ed   lear n in g   alg o r ith m .   T h e   b a s ic  id ea   is   to   class if y   n ew,   u n s ee n   o b s er v atio n   b y   d eter m in i n g   t h m ajo r ity   class   o f   its   k   cl o s est  n eig h b o r s   in   t h e   f ea tu r s p ac e.   T h n eig h b o r s   ar d ef in ed   b y   d is tan ce   m etr ic,   s u ch   as  E u clid ea n   d is tan ce ,   wh ich   m ea s u r es  th s im ilar ity   b etwe en   two   o b s er v atio n s .   T h e   v alu e   o f   k   i s   ch o s en   b y   th u s er ,   a n d   c o m m o n   ch o ice   is   to   u s k =5   o r   k =1 0 .   T h alg o r ith m   is   s im p le  to   im p lem en b u ca n   b co m p u tatio n ally   ex p en s iv wh en   wo r k in g   with   lar g d atasets .   Ad d itio n al ly ,   it  is   s en s itiv to   th ch o ice   o f   d is tan ce   m etr ic  an d   t h v al u o f   k   as  s h o wn   in   Fig u r 5 .   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 .   2 Ap r il   20 25 :   2 1 3 8 - 2 1 4 9   2142       Fig u r 5 .   K - n ea r est n eig h b o r s   (k - NN)       4.   P RO P O SE AP P RO ACH   Ou r   p r o p o s ed   s y s tem   p r esen ts   n o v el  a p p r o ac h   f o r   an   i n tr u s io n   d etec tio n   s y s tem   u s in g   L R ,   DT ,   R F,  an d   k - NN  alg o r ith m s ,   im p lem en ted   in   Py th o n   ( v er s io n   3 . 1 2 . 3 )   [ 2 9 ] .   T h e   s y s tem   ar ch it ec tu r co n s is ts   o f   s ix   d is tin ct  s tep s   Step   1 .   E s tab lis h in g   m o b ilit y   with in   th e   NS - 2   s o f twar [ 3 0 ]   to   g e n er ate  r ea lis tic  s ce n ar io s .   T h is   in v o lv es  co n f ig u r in g   t h m o v em en p atter n s   o f   n o d es  with in   th n et wo r k   to   m im ic  r ea l - wo r l d   co n d itio n s ,   s u ch   as  v ar y in g   s p ee d s ,   p au s es,  an d   tr ajec to r ies.  B y   ac cu r ately   s im u latin g   n o d m o b ilit y ,   w ca n   b etter   u n d er s tan d   h o w   th n etwo r k   b eh av es  u n d er   d if f er e n cir cu m s tan ce s   an d   h o it  is   af f ec te d   b y   p o ten tial  in tr u s io n s .   Step   2 .   Gen e r atin g   b o th   n o r m al  an d   m alicio u s   n o d es  in   th e   MA NE T   u s in g   th NS - 2   s o f twar e,   r esu ltin g   i n   tr ac f iles   an d   n etwo r k   an im a to r   ( NAM )   f iles .   T h tr ac f ile  ca p tu r es  th r e q u ir ed   d ataset,   wh ile  th e   NAM   f ile  d escr ib es n o d co m m u n icatio n .     Step   3 .   E x tr ac tin g   o b s er v atio n s   f r o m   th NS - 2   tr ac e   f ile  t o   s er v as  i n p u ts   f o r   t h s y s tem   u s in g   an   AW K   s cr ip t.  T h is   ex tr ac tio n   p r o ce s s   en s u r es  th at  all  r elev an m e tr ics  ar ca p tu r ed ,   p r o v id in g   d ataset  f o r   s u b s eq u en t a n aly s is   an d   m o d e lin g   with in   th in tr u s io n   d etec t io n   s y s tem .   Step   4 .   Pre p r o ce s s in g   th d ata  in v o lv es  co n v er tin g   ca teg o r ic al  v alu es  to   n u m er ical  o n es,  clea n in g   th d ata  b y   r em o v in g   r o ws  with   m is s in g   o r   in f in ite  v alu es,  a n d   elim in ati n g   d u p licate  r o ws.  W b alan c th d ataset   u s in g   r an d o m   u n d er s am p lin g .   Ou tlier s   ar th en   r em o v ed   f r o m   all  th f ea tu r es,  an d   th f ea tu r es  ar s tan d ar d ized .   Fin ally ,   o u r   d ata s et  is   d iv id ed   in to   tr ain in g   an d   test   s ets.   Step   5 .   T r ain in g   th I DS sy s tem   u s in g   L R ,   DT ,   R F,  an d   K - N alg o r ith m s   with   th tr ain in g   s et  o f   o u r   d ataset.     Step   6 .   T esti n g   th s y s tem ' s   p er f o r m a n ce   b y   ev alu atin g   d ete ctio n   ac cu r ac y   u s in g   d if f er en t c o n f u s io n   m atr ices  an d   ass ess in g   p r ec is io n ,   r ec all ,   an d   F1 - s co r e.   T o   p r o v i d e   a   c l e a r e r   u n d e r s ta n d i n g   o f   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d ,   t h e   f o l l o w i n g   f l o w c h a r t   i n   Fi g u r e   6   s h o w s   t h e   s t e p - by - s t e p   p r o c e s s   o f   o u r   i n t r u s i o n   d e t e c t i o n   s y s t e m ,   f r o m   s c e n ar i o   g e n e r a t i o n   t o   m o d e l   t r a i n i n g   a n d   e v a l u a t i o n .           Fig u r 6 .   Flo wch ar o f   th e   p r o p o s ed   in tr u s io n   d etec tio n   s y s t em   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       C u s to miz ed   d a ta s et - b a s ed   ma ch in lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   b la ck   h o le  a tta ck   d etec tio n   in     ( Ho u d a   Mo u d n i )   2143   5.   O UR  DATA SE T   5 . 1 .       Da t a   co llect io a nd   prepa ra t io n   I n   th d ata  co llectio n   an d   p r e p ar atio n   s tep ,   we  d is cu s s ed   t h to o ls   to   b u s ed   an d   th cr ea tio n   o f   s ce n ar io s .   T h is   in v o l v ed   u s in g   s p ec if ic  to o ls   an d   tech n i q u es  to   co llect  d ata  a n d   p r ep a r it  f o r   f u r th er   an aly s is   an d   m o d elin g .   Scen ar io s   wer cr ea ted   to   s im u late  r ea l - wo r ld   co n d itio n s   an d   ca p t u r d if f e r en b eh av io r s   an d   in ter ac tio n s   in   MA NE T .     T h r o u g h o u th d ata  co llectio n   p r o ce s s ,   r an g o f   to o l s   wer em p lo y ed   to   g ath er   p er tin en in f o r m atio n ,   i n clu d in g   p ac k e tr an s m is s io n   d ata,   n etwo r k   to p o l o g y ,   an d   n etwo r k   p e r f o r m an ce   m etr ics.   B y   u tili zin g   th ese  to o ls ,   th e   n ec ess ar y   d ata   p o i n ts   f o r   a n aly s is   wer ef f ec tiv ely   ca p t u r ed .   I n   ad d itio n ,   s ce n ar io s   wer d esig n ed   an d   s im u lated   t o   m im ic   r ea l - wo r ld   s itu atio n s ,   i n clu d in g   d if f er en t   n etwo r k   co n d itio n s ,   n o d e   b eh a v io r s ,   an d   b lac k   h o le  attac k s .   T h is   in v o lv e d   s ettin g   u p   th e   n et wo r k   en v ir o n m en t,   co n f ig u r in g   n o d e   b eh a v io r s ,   a n d   g en er atin g   d ata  th r o u g h   s im u latio n s .     T h s im u latio n s   wer co n d u ct ed   u s in g   NS - 2   ( v - 2 . 3 5 )   n etwo r k   s im u lato r   to   e v alu ate  th p e r f o r m a n ce   o f   o u r   p r o p o s ed   s o lu tio n   ag ain s b lack   h o le  n o d es.  I n   5 2 0 x 5 2 0   m   a r ea ,   2 5   n o d es  wer r a n d o m ly   d is tr ib u ted .   T h ey   ex ec u ted   th AODV   r o u tin g   p r o t o co b o th   with o u attac k   an d   u n d er   th b lack   h o le  attac k   s ce n ar io .   Ma licio u s   n o d es  wer also   r an d o m ly   d is tr ib u ted .   T en   p air s   wer s elec ted   r an d o m ly   f o r   d ata  co m m u n icatio n ,   ea ch   tr an s m itti n g   at  5 1 2   b y te s   p er   s ec o n d .   All  n o d es  m o v ed   ac co r d in g   t o   r a n d o m   wa y p o in m o d el  with   s p ee d s   r an g in g   r an d o m ly   f r o m   0   to   3 0   m /s .   Ad d itio n ally ,   n o d es  h a d   p a u s tim o f   1 0   s ec o n d s .   T a b le  1   p r o v id es a   s u m m ar y   o f   th s i m u latio n   p ar a m eter s .   On ce   th d ata  was  co llected ,   it  u n d er wen s er ies  o f   p r e p ar atio n   s tep s   to   en s u r e   its   q u ality   an d   s u itab ilit y   f o r   a n aly s is .   T h ese  s tep s   in clu d ed   clea n in g   th d ata  b y   r e m o v in g   an y   ir r e lev an o r   er r o n eo u s   en tr ies,  m an ag in g   m is s in g   v alu es,  an d   co n v er tin g   th d a ta  in to   an   ap p r o p r iate  f o r m at   f o r   an aly s is .   T h is   th o r o u g h   p r ep ar atio n   was e s s en tial to   en s u r th ac c u r ac y   an d   r eliab ilit y   o f   t h s u b s eq u e n an aly s is .   O v e r al l,   t h d ata   c o ll ec t io n   a n d   p r ep a r at io n   p r o ce s s   i n v o lv ed   t h u s o f   a p p r o p r iat to o l s   to   c r e ate   r e alis t ic   s ce n ar io s   a n d   ac cu r at ely   c a p t u r th d ata .   B y   c ar ef u ll y   p r o c ess i n g   t h e   c o l le cte d   d ata ,   we   e n s u r ed   t h a t   it  w as  r ea d y   f o r   c o m p r e h en s i v e   a n a ly s is .   T h is   m et ic u l o u s   ap p r o ac h   la id   a   s t r o n g   f o u n d a tio n   f o r   th s tu d y ' s   f i n d in g s .       T ab le  1 .   Simu latio n   p ar am eter s   P a r a me t e r   V a l u e   C o v e r a g e   a r e a   5 2 0 × 5 2 0   m   N u mb e r   o f   n o d e s   25   S i mu l a t i o n   t i me   Tr a n sm i ssi o n   r a n g e   M o b i l i t y   m o d e l   D a t a   r a t e   P a c k e t   si z e   R o u t i n g   p r o t o c o l   M o b i l i t y   s p e e d   N o   o f   b l a c k   h o l e   n o d e s   C o n n e c t i o n s   Tr a f f i c   t y p e   P a u se   t i me   2 0 0   s   50   m   R a n d o m w a y   p o i n t   0 . 2 5   5 1 2   B y t e s   AODV   0 - 3 0   m / s   5   10   UDP C B R   10   s       5 . 2 .     F ea t ure  s elec t io n a nd   f ea t ure  ex t ra ct i o n   Du r in g   th f ea t u r s elec tio n   an d   ex tr ac tio n   s tep ,   we  a n aly ze d   th b lack   h o le  attac k   i n   d etail  to   id en tify   k ey   in d icato r s   f o r   ef f ec tiv d etec tio n .   Usi n g   an   awk   s cr ip t,  we  p ar s ed   an d   p r o ce s s ed   th d ata  to   ex tr ac r elev an f ea tu r es.  T h i s   p r o ce s s   tr an s f o r m ed   r aw  d ata  in to   r ef in ed   s et  o f   f ea tu r es  th at  ca p tu r ess en tial  in f o r m atio n   ab o u th attac k .   T h ese  f ea tu r es  ar cr u cial  f o r   b u ild in g   an   ef f ec tiv d etec tio n   m o d el,   as  th ey   p r o v id v alu ab le  in s ig h ts   f o r   ac cu r ate  class if icatio n   an d   d etec tio n   o f   t h attac k .   W u s ed   th f o llo win g   f ea tu r es  to   d etec th b lac k   h o le   attac k   in   MA NE T p ac k ets  s en t,  p ac k ets   r ec eiv ed ,   p ac k ets  f o r war d ed ,   p ac k ets  d r o p p e d ,   s en r o u te  r e q u est  ( R R E Q ) ,   r ec eiv ed   R R E Q,   s en r o u te  r ep ly   ( R R E P ) ,   an d   en er g y   le f t.  E ac h   o f   t h ese  f ea tu r es  was  ca r e f u ll y   ch o s en   b ased   o n   its   r elev an c to   id e n tify in g   th e   b lack   h o le  attac k .   B elo is   d etailed   ex p lan atio n   o f   ea c h   f ea tu r e' s   im p o r tan ce .   a.   Pack ets  s en t:  m o n ito r in g   th e   p ac k ets  s en b y   n o d h elp s   u s   g au g its   ac tiv ity   lev el.   I n   th co n tex o f   b lack   h o le  attac k ,   th m alicio u s   n o d m ay   f ail  to   f o r war d   p ac k ets  it  r ec eiv es,  lead in g   to   n o ticea b le   d ec r ea s in   p ac k et  tr an s m is s i o n   co m p a r ed   to   th o v er all  n etwo r k   tr af f ic.   T h is   h elp s   in   id en tify in g   n o d es   th at  ar b eh a v in g   a b n o r m ally ,   as leg itima te  n o d es sh o u ld   h av co n s is ten t r ate  o f   s en t p ac k ets.    b.   Pack ets  r ec eiv ed a n aly zin g   th n u m b e r   o f   p ac k ets  r ec eiv ed   allo ws  u s   to   id en tify   n o d es  th at  ex h ib it  u n u s u al  b e h av io r .   s elec tiv b lack   h o le  n o d d r o p s   o r   ig n o r es  p ac k ets,  lead in g   to   r ed u ce d   n u m b er   o f   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 .   2 Ap r il   20 25 :   2 1 3 8 - 2 1 4 9   2144   r ec eiv ed   p ac k ets.  T h is   f ea tu r e   is   cr u cial  f o r   d etec tin g   d is cr e p an cies  in   p ac k et  r ec ep tio n ,   w h ich   ca n   s ig n al  m alicio u s   ac tiv ity .     c.   Pack ets  f o r war d ed t h is   f ea tu r en ab les  u s   to   o b s er v th p ac k et  f o r war d in g   b e h av io r   o f   n o d es  in   th n etwo r k .   b lack   h o le  n o d t y p ically   av o id s   f o r war d in g   p a ck ets  to   leg itima te  d esti n atio n s ,   r esu ltin g   in   lo wer   n u m b e r   o f   p ac k ets  f o r war d ed   co m p ar ed   to   o th er   n o d es.  T h is   f ea tu r is   d ir ec tly   r e lated   to   th co r e   b eh av io r   o f   a   b lack   h o le  attac k ,   wh er th e   m alicio u s   n o d d i s r u p ts   n o r m al  d ata   f lo w.   d.   Pack et  d r o p p e d t r ac k in g   th n u m b er   o f   d r o p p e d   p ac k ets  is   ess en tial  f o r   id en tify in g   b lac k   h o le  attac k s .   Ma licio u s   n o d es  ten d   to   in ten tio n ally   d r o p   p ac k ets,  d is r u p ti n g   th n o r m al  f lo o f   co m m u n icatio n s .   An   in cr ea s ed   n u m b er   o f   d r o p p ed   p ac k ets  ca n   in d icate   th p r esen ce   o f   b lac k   h o le  n o d e,   as  leg itima te  n o d es  s h o u ld   m ain tain   a   lo d r o p   r at e.   e.   Fo r war d   p ac k et  r atio t h is   f ea tu r m ea s u r es  th p r o p o r tio n   o f   p ac k ets  th at  n o d f o r war d s   co m p ar ed   t o   th p ac k ets  it  r ec eiv es.  I t   in d i ca tes  th ef f icien cy   an d   r eliab ilit y   o f   a   n o d in   f o r war d in g   d ata  with in   th e   n etwo r k .   h ig h   f o r war d   p ac k et  r atio   s u g g ests   ef f ec tiv p ac k et  f o r war d in g ,   wh ile  lo r atio   m ay   in d icate   is s u es su ch   as p ac k et  lo s s   o r   m alicio u s   ac tiv ity   lik b lack   h o le  attac k .   f.   Sen R R E Q:  a n aly zin g   th n u m b er   o f   R R E p ac k ets  s en b y   a   n o d h el p s   u s   d eter m in if   a   n o d is   ac tiv ely   in v o lv ed   in   r o u te  d is co v er y .   T h is   f ea tu r h elp s   id en tify   n o d es  th at  m ay   b f ab r icatin g   r o u tes,   wh ich   is   tactic  u s ed   in   b lack   h o le  attac k s .   g.   R ec eiv ed   R R E Q:  m o n ito r in g   th r ec ep tio n   o f   R R E p ac k ets  allo ws   u s   to   ev alu ate  th p ar ticip atio n   o f   n o d es in   th r o u te  d is co v er y   p r o ce s s .   h.   Sen R R E P t r ac k in g   th n u m b er   o f   R R E p ac k ets  g en er ate d   b y   n o d es  h elp s   id en tify   n o d es  th at  m ay   b f ab r icatin g   o r   m o d if y in g   R R E p ac k ets  to   m is lead   th e   n etwo r k .   b lack   h o le  n o d ca n   f ab r icate   o r   m o d if y   R R E P p ac k ets to   attr a ct  tr af f ic  to war d s   its elf ,   ca u s in g   ab n o r m al  p atter n s   in   s en t RR E P p ac k ets.   i.   E n er g y   lef t:  m o n ito r in g   th e   e n er g y   le v el  o f   n o d es  is   cr u cia f o r   d etec tin g   b lac k   h o le  at tack .   Ma licio u s   n o d es  m ay   co n s u m e n er g y   m o r r ap id ly   d u to   th eir   m alicio u s   ac tiv ities ,   s u ch   as  g en er ati n g   u n n ec ess ar y   tr af f ic  o r   p er f o r m in g   ad d itio n a l o p er atio n s .   r a p id   d ec lin e   in   en er g y   ca n   i n d icate   m alicio u s   b eh av io r .       6.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   6 . 1 .       Da t a s et   s t a t is t ics o v er v iew   Fig u r 7   d e p ic ti n g   t h e   s ta tis ti cs  o f   o u r   d atas et ,   i n c lu d i n g   th d is t r i b u ti o n   o f   a ll  th s tu d i e d   f e at u r es.   T h is   v is u al iza ti o n   p r o v i d es   a n   o v e r v iew   o f   k ey   m ea s u r es  s u c h   as  m ea n ,   s t an d ar d   d ev iat io n ,   m e d ia n ,   m i n i m u m ,   an d   m a x i m u m   v a lu es,   as  wel as q u ar t iles .   T h is   g r a p h ica r e p r es en tati o n   h e lp s   i n   u n d e r s t a n d in g   t h e   d is t r i b u ti o n   an d   tr e n d s   o f   t h e   d at in   o u r   d a taset ,   t h e r e b y   f a cili tat in g   t h e   a n al y s is   a n d   i n te r p r eta ti o n   o f   t h r es u lts .           Fig u r 7 .   Su m m ar y   s tatis tics   o f   o u r   d ataset   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       C u s to miz ed   d a ta s et - b a s ed   ma ch in lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   b la ck   h o le  a tta ck   d etec tio n   in     ( Ho u d a   Mo u d n i )   2145   6 . 2 .     Co rr ela t io n m a t rix   T h co r r elatio n   m atr i x   d is p lay s   th co r r elatio n   co ef f icien ts   b etwe en   d if f er en v a r iab les  ass o ciate d   with   p ac k et   tr an s m is s io n   in   n etwo r k .   T h e   v alu es r an g e   f r o m   - 1   to   1 .   p o s itiv co r r elatio n   in d icate s   th at  t h e   two   v ar iab les  ten d   to   in cr ea s e   o r   d e cr ea s to g eth e r ,   wh ile  a   n eg ativ c o r r elatio n   m ea n s   t h at  as  o n v ar iab le   in cr ea s es,  th o th er   d ec r ea s es,  an d   v ice  v er s a.   v alu o f   0   im p lies   n o   co r r elatio n .   T h co r r elatio n   m atr ix   o f   o u r   d ataset  is   s h o wn   in   Fig u r 8 .   Her ar s o m e   im p o r tan t f in d in g s   a.   T h v ar iab les  p ac k et  s en t,   p ac k et  r ec eiv e d ,   an d   p ac k et  d r o p p ed   a r h ig h ly   co r r el ated   with   ea ch   o th er   ( all  v alu es  ar ab o v 0 . 9 6 ) .   T h is   m ea n s   th at  wh en   m o r p ac k ets  ar s en t,  th er is   h i g h er   lik elih o o d   o f   r ec eiv in g   an d   d r o p p in g   th e m .   b.   T h v ar iab le  p ac k et  f o r war d ed   is   n o co r r elate d   with   p a ck et  s en t   an d   p ac k et  r ec eiv e d .   T h is   im p lies   th at  n o t a ll sen t o r   r ec eiv ed   p a ck ets ar b ein g   f o r war d ed .   c.   T h f o r war d   p ac k et  r atio   h as  s lig h n eg ativ co r r elatio n   with   p ac k et  s en t,   p ac k et   r ec eiv ed ,   an d   p ac k et  d r o p p ed .   T h is   s u g g e s ts   th at  as  th n u m b er   o f   s en t ,   r ec eiv ed ,   o r   d r o p p ed   p ac k et s   in cr ea s es,  th f o r war d   p ac k et  r atio   d ec r ea s es.    d.   T h v ar iab les  s en R R E Q   ( r o u te  r eq u est)  an d   r ec eiv R R E Q   ( r ec eiv ed   r o u te  r eq u est)  ar p o s itiv ely   co r r elate d ,   as e x p ec ted .     e.   T h en er g y   lef t   v ar ia b le  s h o ws  n eg ativ c o r r elatio n   with   p ac k et - r elate d   v ar ia b les  ( p ac k et  s en t,  p ac k et  r ec eiv ed ,   p ac k et  d r o p p e d ) ,   s u g g esti n g   th at  m o r e   tr an s m is s io n   ac tiv ity   r esu lts   in   less   r em ain in g   en er g y .           Fig u r 8 .   C o r r elatio n   m atr ix       6 . 3 .     E v a lua t io n o f   ma chine le a rning   m o dels   T h co n f u s io n   m atr ix   f o r   th e   f o u r   m o d els - lo g is tic  r eg r ess i o n ,   DT RF ,   an d   k - NN - ar p r esen ted   in   T ab le s   2 ,   3 ,   4 ,   a n d   5 ,   r esp ec t iv ely .   T ab le  6   p r o v id es  th e v alu atio n   m etr ics  f o r   th f o u r   m ac h in lear n in g   m o d els  ap p lied   to   class if y   b lack   h o le  attac k s   u s in g   th c u s to m ized   MA NE T   d ataset.   T h Fig u r 9   s h o wca s es   th p er f o r m an ce   o f   f o u r   m ac h in e - lear n in g   m o d els  f o r   o u r   b in ar y - class   class if icatio n   p r o b lem .   T h r esu lts   d is p lay   th b est  s co r es  an d   tes s co r es  f o r   ea ch   m o d el.   Fo r   L R ,   th h ig h est  s co r ac h iev e d   was  0 . 9 6 4 ,   with   test   s co r o f   0 . 9 5 1 ,   d e m o n s tr atin g   g o o d   p er f o r m a n ce   o n   u n s ee n   d ata.   T h DT   m o d el  at tain ed   h ig h   s co r es,  with   b est  s co r o f   0 . 9 7 1   an d   test   s co r o f   0 . 9 5 6 5 ,   d em o n s tr atin g   ex ce llen p er f o r m a n ce   o n   t h test   d ata.   T h R m o d el  p er f o r m ed   wel l,  with   b est  s co r o f   0 . 9 8 6   an d   test   s co r o f   0 . 9 7 7 .   T h is   in d icate s   th at  th e   m o d el  g en e r alize s   ef f ec tiv ely   to   p r ev io u s ly   u n s ee n   d ata .   T h k - NN  m o d el  ac h ie v ed   b est  s co r o f   0 . 9 5 5   an d   test   s co r o f   0 . 9 4 9 .   Alth o u g h   th test   s co r is   s lig h tly   lo w er ,   it  s till   d em o n s tr ates  s atis f ac to r y   p e r f o r m an ce .   Ov er all,   th ese  r esu lts   h ig h lig h th ef f ec tiv en ess   o f   m ac h in lear n in g   m o d els  in   d ata  cla s s if icatio n .   T h DT   an d   R m o d els  s h o p a r ticu lar ly   s tr o n g   p er f o r m a n ce ,   wh ile  lo g is tic  r eg r ess io n   an d   k - NN  also   p r o v id e   r esp ec tab le  r esu lts .   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 .   2 Ap r il   20 25 :   2 1 3 8 - 2 1 4 9   2146   T ab le  2 .   C o n f u s io n   m atr ix   f o r   L R     P r e d i c t e d   n o r ma l   P r e d i c t e d   a t t a c k   A c t u a l   n o r ma l   3 3 , 9 0 9   1 , 6 4 1   A c t u a l   a t t a c k   1 , 3 9 4   3 2 , 6 7 4       T ab le  3 .   C o n f u s io n   m atr ix   f o r   DT     P r e d i c t e d   n o r ma l   P r e d i c t e d   a t t a c k   A c t u a l   n o r ma l   3 4 , 2 8 0   1 , 2 7 0   A c t u a l   a t t a c k   1 , 0 7 9   3 3 , 3 6 0       T ab le  4 .   C o n f u s io n   m atr ix   f o r   R F     P r e d i c t e d   n o r ma l   P r e d i c t e d   a t t a c k   A c t u a l   n o r ma l   3 4 , 6 9 5   8 5 5   A c t u a l   a t t a c k   7 0 9   3 4 , 1 4 0       T ab le  5 .   C o n f u s io n   m atr ix   f o r   k - NN     P r e d i c t e d   n o r ma l   P r e d i c t e d   a t t a c k   A c t u a l   n o r ma l   3 3 , 8 2 6   1 , 7 2 4   A c t u a l   a t t a c k   1 , 5 1 6   3 2 , 5 0 1       T ab le  6 .   E v alu atio n   m et r ics f o r   m ac h in lear n in g   m o d els   M o d e l   A c c u r a c y   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   LR   0 . 9 6 0   0 . 9 5 5   0 . 9 5 9   0 . 9 5 7   DT   0 . 9 7 0   0 . 9 6 5   0 . 9 6 8   0 . 9 6 8   RF   0 . 9 8 0   0 . 9 7 5   0 . 9 7 9   0 . 9 7 7   k - NN   0 . 9 5 5   0 . 9 5 0   0 . 9 5 5   0 . 9 5 3           Fig u r 9 .   Per f o r m an c m etr ics b y   m o d el       6 . 4 .     Dis cu s s io n o f   t he  re s ults   T h p er f o r m a n ce   ev alu atio n   o f   th m ac h in lear n i n g   m o d els  in   o u r   s tu d y   d em o n s tr ates  th at  RF lo g is tic  r eg r ess io n ,   k - n ea r est  n eig h b o r s ,   an d   DT   m o d els  ca n   class if y   b lack   h o le  attac k s   in   MA NE T s   with   a   r ea s o n ab le  d eg r ee   o f   ac cu r ac y .   I n   p ar ticu lar ,   th e   DT   an d   RF   m o d els  ac h iev ed   th e   h ig h est  s co r es,  in d icatin g   th eir   s tr o n g   ab ilit y   to   g en er al ize  to   u n s ee n   d ata.   T h ese  r es u lts   u n d er s co r th e   p o ten tial  o f   th ese  m o d els  to   ef f ec tiv ely   d etec t b lac k   h o le  at tack s ,   alig n in g   with   o u r   p r im a r y   o b jectiv t o   en h a n ce   MA N E T   s ec u r ity .     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       C u s to miz ed   d a ta s et - b a s ed   ma ch in lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   b la ck   h o le  a tta ck   d etec tio n   in     ( Ho u d a   Mo u d n i )   2147   Ou r   s tu d y ' s   m ain   co n tr i b u ti o n   lies   in   th e   u s o f   u n iq u ely   co llected   d ataset  tailo r ed   to   t h e   ch ar ac ter is tics   o f   b lack   h o le   attac k s   in   MA NE T s .   Un lik p r ev io u s   s tu d ies  th at  o f ten   r elied   o n   p u b licly   av ailab le  d atasets ,   o u r   d ataset  p r o v id es  m o r ac c u r ate  r ef le ctio n   o f   th e   co n d itio n s   an d   c h allen g es  s p ec if ic  to   MA NE T   en v ir o n m en ts .   T h is   h as  allo wed   u s   to   o b tain   r esu lt s   th at  ar e   m o r a p p licab le  t o   r ea l - wo r ld   s ce n a r io s .   T h s tr en g t h   o f   o u r   ap p r o ac h   is   n o o n ly   i n   th e   s elec tio n   o f   ef f ec tiv e   m ac h in e   lear n i n g   m o d els,  s u ch   as  DT   an d   RF ,   b u also   in   th r elev a n ce   an d   s p ec if icity   o f   o u r   d ata,   wh ich   en h an ce s   th m o d els'   p er f o r m an ce   an d   r eliab ilit y .   Ho wev er ,   lim itatio n   o f   o u r   s tu d y   is   th at  th e   d at aset  m ay   n o t   en co m p ass   all  p o s s ib le  v ar iatio n s   o f   attac k   p atter n s .   Fu tu r wo r k   c o u ld   in v o lv ex p a n d in g   t h d a taset  with   m o r d iv er s s ce n ar io s   o r   co m b in in g   it  with   o th er   d atasets   to   f u r t h er   i m p r o v e   th r o b u s tn ess   o f   th m o d els.   I n   s u m m ar y ,   o u r   s tu d y   p r o v i d es  v alu ab le  in s ig h ts   in to   th ap p licatio n   o f   m ac h in lear n in g   m o d els,  p ar ticu lar ly   DT   an d   RF ,   f o r   d etec tin g   b lack   h o le  attac k s   in   MA NE T s .   T h ese   f in d in g s   co n tr ib u te  to   th b r o ad e r   f ield   o f   n etwo r k   s ec u r ity   b y   d em o n s tr atin g   th f ea s ib ilit y   o f   d ep lo y in g   m ac h in lear n in g - b ased   in tr u s io n   d etec tio n   s y s tem s   in   r eso u r ce - co n s tr ain ed   en v ir o n m en ts .   Fu tu r r esear ch   co u ld   ex p an d   o n   th is   wo r k   b y   ex p lo r in g   th e   in teg r atio n   o f   th ese  m o d els  with   o th e r   s ec u r ity   m ec h an is m s   in   M ANE T s ,   as  well  as   in v esti g atin g   th eir   p e r f o r m an c in   m o r d iv er s an d   d y n am i n etwo r k   s ce n ar i o s .       7.   CO NCLU SI O N   I n   co n clu s io n ,   o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h   to   d esig n in g   an   in t r u s io n   d etec tio n   s y s tem   f o r   b lack   h o le  attac k s   in   MA NE T s   h as  d e m o n s tr ated   its   ef f ec tiv e n ess   th r o u g h   co m p r e h en s iv d ata   co llectio n ,   f ea tu r e   s elec tio n ,   an d   m o d el  e v alu ati o n .   T h r esu lts   o b tain ed   f r o m   tr ain in g   an d   e v alu atin g   v ar io u s   m ac h in lear n in g   m o d els,  in clu d in g   RF ,   lo g is tic  r eg r ess io n ,   k - n ea r est  n ei g h b o r s ,   a n d   DT ,   u n d er s co r th e   p o ten tial   o f   th ese   m o d els  in   ac cu r ately   class if y in g   b lack   h o le   attac k s .   Par ticu lar ly ,   th DT   an d   RF   m o d els  ex ce lled ,   s h o wca s in g   th eir   ab ilit y   to   g e n er alize   well  to   u n s ee n   d ata,   wh ich   is   cr u cia l f o r   r ea l - w o r ld   d e p lo y m e n t.   T h f in d i n g s   o f   o u r   s tu d y   h av s ig n if ican im p licatio n s   f o r   t h f ield   o f   n etwo r k   s ec u r ity ,   p ar ticu lar ly   in   th c o n tex o f   MA NE T s .   B y   d em o n s tr atin g   th f ea s ib ilit y   o f   a p p ly in g   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s   to   d etec b lack   h o le  attac k s ,   we  co n tr ib u te  to   th o n g o in g   ef f o r ts   to   en h an ce   th s ec u r ity   an d   r esil ien ce   o f   th ese  n etwo r k s .   T h is   r esear ch   lay s   th g r o u n d wo r k   f o r   d e v elo p in g   m o r s o p h is ticated   in tr u s io n   d etec tio n   s y s tem s   th at  ca n   ad ap t t o   th ev o lv in g   n atu r o f   n etwo r k   th r ea ts .   Mo v in g   f o r war d ,   o u r   wo r k   o p en s   s ev er al  av e n u es  f o r   f u tu r r esear ch .   O n p o ten tial  ap p licatio n   is   th in teg r atio n   o f   o u r   in t r u s io n   d etec tio n   s y s tem   with   o t h er   s ec u r ity   m ec h an is m s ,   s u ch   as  en cr y p tio n   a n d   an o m aly   d etec tio n ,   to   c r ea te  a   m o r e   co m p r eh e n s iv d ef e n s s tr ateg y   f o r   MA NE T s .   Ad d it io n ally ,   e x p an d in g   th d ataset  to   in clu d e   b r o ad er   r an g o f   attac k   s ce n ar io s   a n d   test in g   t h m o d els  in   m o r e   d y n am ic  an d   lar g e - s ca le  en v ir o n m e n ts   co u ld   f u r th er   v alid ate  an d   en h an ce   th r o b u s tn ess   o f   o u r   ap p r o ac h .   I n   s u m m a r y ,   o u r   f in d in g s   p r o v id s o lid   f o u n d atio n   f o r   f u r t h er   r esear ch   a n d   d ev el o p m en i n   s ec u r in g   MA NE T s ,   with   th p o ten tial  to   s ig n if ican tly   im p a ct  th f ield   an d   co n tr ib u te  t o   th b r o a d er   c o m m u n ity ' s   ef f o r ts   in   s af eg u ar d i n g   cr itical  co m m u n icatio n   in f r ast r u ctu r es.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   D .   R a m p h u l l ,   A .   M u n g u r ,   S .   A r mo o g u m ,   a n d   S .   P u d a r u t h ,   A   r e v i e w   o f   mo b i l e   a d   h o c   n e t w o r k   ( M A N ET)  p r o t o c o l s   a n d   t h e i r   a p p l i c a t i o n s,   i n   2 0 2 1   5 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I n t e l l i g e n t   C o m p u t i n g   a n d   C o n t r o l   S y st e m ( I C I C C S ) ,   I EEE,   M a y   2 0 2 1 ,   p p .   2 0 4 211 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I C C S 5 1 1 4 1 . 2 0 2 1 . 9 4 3 2 2 5 8 .   [ 2 ]   M .   A l R u b a i e i ,   H .   s h   J a ssi m ,   B .   T.   S h a r e f ,   S .   S a f d a r ,   Z.   T.   S h a r e f ,   a n d   F .   L.   M a l a l l a h ,   C u r r e n t   v u l n e r a b i l i t i e s ,   c h a l l e n g e s   a n d   a t t a c k s o n   r o u t i n g   p r o t o c o l f o r   mo b i l e   a d   h o c   n e t w o r k :   a   r e v i e w ,   i n   S w a r m   I n t e l l i g e n c e   f o r R e s o u rce   M a n a g e m e n t   i n   I n t e rn e t   o f   T h i n g s ,   E l se v i e r ,   2 0 2 0 ,   p p .   1 0 9 1 2 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / B 9 7 8 - 0 - 12 - 8 1 8 2 8 7 - 1 . 0 0 0 1 2 - 7.   [ 3 ]   B .   B a n e r j e e   a n d   S .   N e o g y ,   A   b r i e f   o v e r v i e w   o f   sec u r i t y   a t t a c k a n d   p r o t o c o l i n   M A N ET ,   i n   2 0 2 1   I EE 1 8 t h   I n d i a   C o u n c i l   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   ( I N D I C O N ) ,   I EEE,   D e c .   2 0 2 1 ,   p p .   1 6 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 / I N D I C O N 5 2 5 7 6 . 2 0 2 1 . 9 6 9 1 5 5 4 .   [ 4 ]   H .   M o u d n i ,   M .   Er - R o u i d i ,   H .   M o u n c i f ,   a n d   B .   El   H a d a d i ,   P e r f o r ma n c e   a n a l y si o f   A O D V   r o u t i n g   p r o t o c o l   i n   M A N ET  u n d e r   t h e   i n f l u e n c e   o f   r o u t i n g   a t t a c k s,   i n   2 0 1 6   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   El e c t ri c a l   a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g i e s   ( I C EI T ) ,   I EEE,   M a y   2 0 1 6 ,   p p .   5 3 6 5 4 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / EI Te c h . 2 0 1 6 . 7 5 1 9 6 5 8 .   [ 5 ]   F .   H a mza   a n d   S .   M a r i a   C e l e s t i n   V i g i l a ,   R e v i e w   o f   m a c h i n e   l e a r n i n g - b a se d   i n t r u si o n   d e t e c t i o n   t e c h n i q u e f o r   M A N ETs ,   i n   C o m p u t i n g   a n d   N e t w o rk   S u s t a i n a b i l i t y :   Pr o c e e d i n g s   o f   I R S C N S   2 0 1 8 ,   2 0 1 9 ,   p p .   3 6 7 3 7 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 9 8 1 - 13 - 7 1 5 0 - 9 _ 3 9 .   [ 6 ]   M .   S .   H u ssai n   a n d   K .   U .   R .   K h a n ,   A   su r v e y   o f   I D S   t e c h n i q u e s   i n   m a n e t u si n g   m a c h i n e - l e a r n i n g ,   i n   Pro c e e d i n g o f   t h e   T h i rd   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   I n f o rm a t i c s:   I C C I I   2 0 1 8 ,   2 0 2 0 ,   p p .   7 4 3 7 5 1 .   [ 7 ]   K .   S   a n d   J.   R .   P r a t h u r i ,   C l a ss i f i c a t i o n   o f   m i s b e h a v i n g   n o d e i n   M A N ETS   u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s,   i n   2 0 2 0   2 n d   P h D   C o l l o q u i u m   o n   E t h i c a l l y   D ri v e n   I n n o v a t i o n   a n d   T e c h n o l o g y   f o r   S o c i e t y   ( Ph D   ED I T S ) ,   I EEE,   N o v .   2 0 2 0 ,   p p .   1 2 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 / P h D ED I TS5 1 1 8 0 . 2 0 2 0 . 9 3 1 5 3 1 1 .   [ 8 ]   H .   M o u d n i ,   M .   Er - R o u i d i ,   H .   M o u n c i f ,   a n d   B .   El   H a d a d i ,   F u z z y   l o g i c   b a s e d   i n t r u s i o n   d e t e c t i o n   s y s t e a g a i n st   b l a c k   h o l e   a t t a c k   i n   mo b i l e   a d   h o c   n e t w o r k s ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m m u n i c a t i o n   N e t w o rks  a n d   I n f o rm a t i o n   S e c u ri t y ,   v o l .   1 0 ,   n o .   2 ,   p p .   3 6 6 3 7 3 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 7 7 6 2 / i j c n i s. v 1 0 i 2 . 3 2 6 7 .   [ 9 ]   J.  Y .   H a n d e   a n d   R .   S a d i w a l a ,   D a t a   sec u r i t y - b a s e d   r o u t i n g   i n   M A N E T u si n g   k e y   ma n a g e me n t   mec h a n i s m,   S N   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   5 ,   n o .   1 ,   p .   1 5 5 ,   J a n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s4 2 9 7 9 - 0 2 3 - 0 2 4 0 9 - 5.   [ 1 0 ]   H .   M o u d n i ,   M .   Er - R o u i d i ,   H .   M o u n c i f ,   a n d   B .   E l   H a d a d i ,   M o d i f i e d   A O D V   r o u t i n g   p r o t o c o l   t o   i m p r o v e   se c u r i t y   a n d   p e r f o r m a n c e   a g a i n st   b l a c k   h o l e   a t t a c k ,   i n   2 0 1 6   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y   f o O rg a n i z a t i o n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.