I nte rna t io na l J o urna l o f   I nfo rm a t ics a nd   Co m m un ica t io n T ec hn o lo g y   ( I J - I CT )   Vo l.  1 5 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 1 5 4 ~ 1 1 6 6   I SS N:  2252 - 8 7 7 6 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /iji ct . v 1 5 i 3 . pp 1 1 5 4 - 1 1 6 6           1154       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ict. ia esco r e. co m   Enha nced ano ma ly  det ec tion in Io T networks  via  f e a ture    fusio n and  learni ng - ba sed echo  sta te  ne tworks       P .   P a lpa nd i 1 ,   B .   Sa k t hiv el 2 ,   M.   P o nn ra j a k um a ri 3 ,   M .   I nd ira ni 4 ,   S G o v ind a ra j u 5 ,   S.  Deiv a s ig a m a ni 6   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   ( I o T) ,   S e t h u   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   V i d u d h u n a g a r ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   P a n d i a n   S a r a sw a t h i   Y a d a v   E n g g   C o l l e g e ,   S i v a g a n g a i ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   V e l a m ma l   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   C h e n n a i ,   I n d i a   4 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   B u s i n e ss S y st e ms,   V e l   Te c h   M u l t i   Te c h   D r .   R a n g a r a j a n   D r .   S a k u n t h a l a   En g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   A v a d i ,   I n d i a   5 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 ,   S c h o o l   o f   S c i e n c e   a n d   H u m a n i t i e s ,   S t .   J o se p h   U n i v e r si t y ,   C h e n n a i ,   I n d i a   6 F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g ,   T e c h n o l o g y   &   B u i l t   En v i r o n me n t ,   U C S I   U n i v e r s i t y ,   K u a l a   Lu mp u r ,   M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 2 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   1 4 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ma y   1 7 ,   2 0 2 6       Th e   fa st  d e v e lo p m e n o in ter n e o f   th in g (I o T)  n e two r k h a s   led   t o   a n   in c re a se d   p ro b a b i li ty   o f   c y b e ra tt a c k s.  In tr u sio n   d e tec ti o n   sy ste m s   (IDS)   a re   n e e d e d   fo i d e n ti fy i n g   u n a u th o ri se d   a c c e ss   a n d   m a li c io u a c ti v it i e in   su c h   d y n a m ic   e n v iro n m e n ts.  H o we v e r ,   e x isti n g   m a c h i n e   lea rn i n g   ( M L )   m o d e ls  fa il e d   to   h a n d le  th e   c o m p lex it y   a n d   v a riab il it y   o m o d e rn   c y b e r   th re a ts.  In   th is  w o rk ,   a   h y b ri d   d e e p   lea rn in g   (DL) - b a se d   a n o m a ly   d e tec ti o n   m o d e l   is   p re se n ted   fo I o c y b e rse c u rit y .   Th e   m o d e c o m b i n e s th re e   ty p e s o fe a tu re s:  ( i su p e rv ise d   fe a tu re   e x trac ti o n   u sin g   li n e a d isc rimin a n a n a ly sis   (LDA)  to   e x trac th e   m o st  d isc rimin a ti v e   f e a tu re s,  ( ii u n su p e rv ise d   fe a tu re   lea rn in g   th ro u g h   a u t o e n c o d e rs  to   c a p t u re   l a ten re p re se n tatio n o th e   i n p u d a ta,  a n d     ( iii sta ti stica l   fe a tu re su c h   a m e a n ,   v a rian c e ,   s k e wn e ss ,   a n d   k u rt o sis  t o   lea rn   in p u t   c h a ra c teristics .   Th e   f u se d   fe a tu re   m a tri x   is  fe d   i n t o   a   lea rn in g - b a se d   e c h o   sta te n e two r k   (LBE S N)  fo fi n a d e tec ti o n .   T h e   p a ra m e ters   o th e   LBE S m o d e l   a re   t u n e d   u si n g   b lac k   e a g le  o p ti m ize r   (BEO).   E x p e rime n tal  re su lt o n   sta n d a rd   in tr u sio n   d e tec ti o n   d a tas e ts  su c h   a UN S W - NB1 5 ,   KD D9 9 ,   a n d   I n S DN   sh o t h a th e   p ro p o se d   m o d e a c h iev e su p e ri o r   p e rfo rm a n c e   in   term o f   a c c u ra c y ,   p re c isio n ,   re c a ll ,   a n d   F1 - sc o re   c o m p a re d   to   c o n v e n t io n a DL   tec h n iq u e s.   K ey w o r d s :   B lack   ea g le  o p tim izer   I n tr u s io n   d etec tio n   s y s tem s   I n ter n et  o f   th in g s   L ea r n in g - b ased   ec h o   s tate  Netwo r k   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 :   P.  Palp an d   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   ( I o T ) ,   Seth u   I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   Vid u d h u n ag ar ,   I n d ia   E m ail:  p alp an d i@ s eth u . ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N   T h in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   h as  em er g ed   as  tr an s f o r m ativ p ar ad i g m .   T h is   in n o v atio n   in ter co n n ec ts   b illi o n s   o f   p h y s ical  d ev ices,  s en s o r s ,   an d   in t ellig en s y s tem s   th r o u g h   th in ter n et  [ 1 ] .   I o T   is   u s ed   f o r   co n tin u o u s   d ata  ex ch an g an d   d ec is io n - m ak i n g   ac r o s s   d if f er en d o m ain s   s u ch   as  s m ar citie s ,   h ea lth ca r e,   a g r icu ltu r e ,   tr a n s p o r tatio n ,   an d   in d u s tr ial  au to m atio n .   Ho wev e r ,   t h p e r f o r m a n ce   o f   I o T   n etwo r k s   is   d eg r ad ed   b y   v a r io u s   cy b e r s ec u r ity   v u ln er a b ilit ies  [ 2 ] [ 3 ] .   W ith   th g r o wth   o f   I o T ,   cy b er s ec u r ity   h as   b ec o m cr itical  co n ce r n .   I t   in v o lv es  v ar io u s   attac k s   lik d is tr ib u ted   d en ial  o f   s er v ic e   ( DDo S)  attac k s ,   m alwa r p r o p ag atio n ,   b o tn et   r ec r u itm e n t,  a n d   d ata  e x f il tr atio n .   C o m p ar ed   to   co n v e n tio n al  co m p u tin g   e n v ir o n m en ts ,   I o T   n etwo r k s   in v o l v m ass iv e,   d iv er s e,   a n d   d y n am ic   d ata  s tr ea m s .   T h d e v elo p m e n o f     r ea l - tim an d   ac c u r ate  in tr u s io n   d etec tio n   r e m ain s   d if f ic u lt c h allen g e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       E n h a n ce d   a n o ma ly  d etec tio n   i n   I o T n etw o r ks v ia   fea tu r fu s io n   a n d   lea r n in g - b a s ed     ( P .   P a lp a n d i )   1155   T o   o v er co m e   th ese  d r awb ac k s ,   an o m al y - b ased   in tr u s io n   d etec tio n   s y s tem s   ( A - I DS)   h av g ain e d   atten tio n   in   th c y b er s ec u r ity   co m m u n ity   [ 4 ] .   T h ese  s y s te m s   u s lear n in g   alg o r ith m s   to   id en tify   d ev iatio n s   f r o m   n o r m al  b eh av io r .   T h is   l ea r n in g   a p p r o ac h   is   ap p lied   f o r   class if y in g   b o th   p r e d ef in e d   an d   n o v el  attac k s .   T h m ac h in lear n i n g   ( ML )   an d   d ee p   lear n in g   ( DL )   tech n iq u es  h av r ec en tl y   g ain ed   atten tio n   f o r   th ei r   ef f ec tiv en ess   in   A - I DS  f o r   th e   class if icatio n   o f   an o m alo u s   a ctiv ities   with in   n etwo r k   en v ir o n m en ts   [ 5 ] .   I n   DL   ap p r o ac h es,  th well - k n o wn   m o d els  lik lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   n etwo r k s ,   co n v o lu ti o n al  n eu r al   n etwo r k s   ( C NN) ,   an d   Au to e n co d er s   ar u s ed   to   h an d le  c o m p lex   an d   h ig h - d im en s io n al  d ata.   T h ese  m o d els  in v o lv d if f er e n lear n in g   p a r ad ig m s ,   lik s u p e r v is ed ,   u n s u p er v is ed ,   an d   s em i - s u p er v is ed   lear n in g .   T h is   p r o v id es  f lex ib ilit y   in   a d ap tin g   to   v ar io u s   ty p es  o f   c y b er s ec u r ity   ch allen g es.  Ho wev er ,   co n v en tio n al   m o d els   s tr u g g le  to   ca p t u r th n o n li n ea r   r elatio n s h ip   o f   n etwo r k   d ata.   Als o ,   th tem p o r al  an d   h ig h - d im en s io n a l   p atter n s   o f   I o T   tr af f ic  d ata  c an n o b ef f ec ti v ely   p r o c ess ed   b y   ex is tin g   m o d e ls .   Fu r th er m o r e,   th m o d els  b ased   o n   h an d cr a f ted   f ea tu r es  f ailed   to   r ep r esen th co m p l ex ity   o f   m alicio u s   b eh av io r s   ac r o s s   d if f er en I o T   p r o to co ls   an d   en v ir o n m e n ts .   T o   f ill  th is   g ap ,   h y b r id   DL   m o d el  is   p r o p o s ed   f o r   I o T   c y b er s ec u r ity   ap p licatio n s .   T h p r o p o s ed   m o d el  in teg r ates th r ee   d if f er e n t m o d u les f o r   f ea tu r ex tr ac tio n .   I t in v o lv es  lin ea r   d is cr im i n an t a n aly s is   ( L DA)   an d   Au to en c o d er s   f o r   h i d d en   f ea tu r lear n i n g .   Als o ,   it  u s es  Stati s tical   Descr ip to r s   f o r   f ea tu r ex tr ac tio n T h ese  f ea tu r es  ar co m b in ed   to   ca p tu r b o th   th s tatis tical  b eh av io r   an d   s em an tic  p atter n s   in   th n etwo r k   tr af f ic.   T h e n ,   t h e   f u s ed   f ea tu r es  ar p r o ce s s ed   b y   a   lear n i n g - b ased   ec h o   s tate  n etwo r k   ( L B E SN)   f o r   f in al   d etec tio n .       2.   RE L AT E WO RK   Desh m u k h   a n d   B h alad h ar [ 6 ]   p r o p o s an   attac k er   class if icatio n   m o d el  f o r   th e   n etwo r k   u s i n g   d ee p   b elief   n etwo r k   ( DB N) .   T o   i m p r o v ac c u r ac y ,   t h DB m o d el  is   tr ain ed   u s in g   tay lo r - s p id er   m o n k ey   o p tim izatio n   ( T a y lo r - SMO) .   E x p er im en tal  r esu lts   o n   t h NSL - KDD  d ataset  s h o th a th o p tim izatio n   p r o ce s s   in cr ea s es  f alse  p o s itiv r ate   ( FP R )   an d   f alse  n eg a tiv r ate   ( FNR )   b y   ch o o s in g   th m o s r elev an t   f ea tu r es.  Ma n im u r u g an   et  a l.   [ 7 ]   p r o p o s DB N - b ased   I D an d   ev alu ate  it  u s in g   th C I C I DS  2 0 1 7   d ataset.     I t a ttain s   9 4 . 2 8 % a cc u r ac y   f o r   th n o r m al  class ,   with   o th e r   at tack   class es v ar y in g   f r o m   9 3 . 5 % to   9 5 . 8 %.   Ab u r asain   [ 8 ]   p r o p o s b lack   wid o o p tim izatio n   ( B W O)   b ased   h y b r i d   I DS  f o r   attac k er   p r ev en tio n   in   I o T - b ased   p r ec is io n   ag r ic u ltu r s y s tem s .   T h d ev elo p ed   m o d el  u s es  th b ald   ea g le  s ea r ch   ( B E S)  o p tim izer   f o r   f ea tu r e   s elec tio n   an d   B W f o r   p ar a m eter   t u n in g   to   ac h iev h ig h er   s ec u r ity   a n d   r elia b ilit y .   g en e r ativ e   DL   m o d el - b ased   I DS  is   d ev elo p ed   b y   Ab d alg awa d   et  a l .   [ 9 ] .   T h h y b r id   m o d el  o f   ad v er s ar ial  au to en co d er ( AAE )   an d   b id ir ec tio n al   GANs  ( B iGAN)   is   u s ed   to   d etec t   n etwo r k   attac k e r s .   R esu lts   o n   th e   I o T - 2 3   d ataset   with   1 . 8   m illi o n   n etwo r k   f lo ws  s h o th at  t h AAE   with   t h B iGAN  m o d el  attain ed   an   F1 - r ate  o f   0 . 8 9   with   an   ac cu r ac y   o f   0 . 9 3 .   Nay a k   a n d   B h attac h ar y y [ 1 0 ]   p r o p o s an   I DS  f o r   I o T   n etwo r k s   u s in g   th en h an ce d   s h u f f le  b id ir ec tio n al  ch an n el  a tten tio n - b ased   n etwo r k   ( E SB C A - Net) .   I u s es  r ef o r m ed   h is to g r am   eq u alis atio n   an d   f ea tu r o p tim izatio n   v ia  an   im p r o v e d   h o n ey   b ad g er   o p tim is er   to   ac h iev h ig h er   ac cu r ac y   co m p ar ed   to   ex is tin g   m eth o d s .   Ali  an d   Yo u s af   [ 1 1 ]   p r o p o s th r ee - tier   I DS  f o r   in tr u s io n   d etec tio n   b a s ed   o n   DL   m o d els.   T h DL   m o d el,   c o m b in e d   wit h   ty p e - I I   f u zz y   f ilter in g ,   is   u s e d   to   class if y   p ac k ets  in to   n o r m al,   s u s p icio u s ,   an d   m alicio u s .   Fer n an d o   et  a l.   [ 1 2 ]   p r o p o s ed   a n   in tr u d er   p r ev e n tio n   m o d el  u s in g   e n s em b le  le ar n in g .   I co m b in es  XGBo o s t,  g r ad ien t   b o o s tin g ,   an d   d ec is io n   tr ee   to   class if y   m alicio u s   ac ti v ities .   R esu lts   o n   th e   B o t - I o T   d ataset   s h o th at  t h e n s em b le  m o d el  ac h iev es  a n   ac c u r ac y   o f   u p   to   9 3 %   f o r   b i n ar y   class if icatio n   an d   9 2 f o r   m u lticlas s   ca teg o r is atio n .   Alju h an et   a l.   [ 1 3 ]   p r o p o s p r iv ate  b l o ck ch ain - b ased   s ec u r co m m u n icatio n   tech n iq u f o r   I o T   u s in g   s ess io n - b ased   m u tu al  v er if icatio n   an d   k ey   c o n tr ac t.   I n   ad d iti o n ,   atten tio n - b ased   b id ir ec tio n al  L STM   ( Ab i - L S T M)   n etwo r k s   ar e   ap p lied   f o r   cy b er - attac k   d etec tio n   in   n etwo r k s .   Ullah   a n d   Ma h m o u d   [ 1 4 ]   p r o p o s ed   an   I DS  m o d el  u s in g   m u lti - d im en s io n al  C NN.   T h C NN  m o d el  is   f o r m ed   with   d if f er en t   1 D,   2 D,   an d   3 D   lay e r s   to   lear n   f e atu r es  d ee p ly .   T h p r o p o s ed   ap p r o ac h   ac h iev es   an   ac cu r ac y   lev el   o f   9 3 . 8 5   co m p ar e d   to   ex i s tin g   DL   m o d els.   L ah asan   a n d   Sam m [ 1 5 ]   p r o p o s ed   t wo - lay er   o p tim izer   m o d el  f o r   in tr u d er   d etec tio n .   I co n s tr u cts  d ee p   au to en co d er   m o d el  b ased   o n   th d etec t io n   ac cu r ac y   o f   th e   K - n ea r est n eig h b o r   ( KNN)   cla s s if ier .     n ew  ty p o f   DL   m o d el - b ased   attac k   class if icatio n   m o d el  ca lled   d ev ice - b ased   I DS  ( DI DS)   is   p r o p o s ed   b y   Ma d h u   et  a l .   [ 1 6 ] .   T o   im p r o v e   th class if icatio n   ac cu r ac y ,   th e   p ar a m e ter s   o f   th D I DS  ar ch itectu r ar alter ed   u s in g   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n .   r ec u r r en n e u r al  n etwo r k   m o d el  o f   L STM - b ased   in tr u d er   d etec tio n   is   p r o p o s ed   b y   Kesh k   et  a l .   [ 1 7 ] .   T h e   im p o r tan t   f ea tu r es   f r o m   th e   n et wo r k   a r id e n tifie d   u s in g   SP I ( s h ap le y   a d d itiv ex p lan atio n s ,   p er m u tatio n   f ea tu r im p o r tan ce ,   in d i v id u al  c o n d itio n al  ex p ec tatio n ,   p ar tial  d ep en d en c p lo t ) .   C o m p a r ed   to   ML   m o d els,  th L STM   m o d el   s h o ws  h ig h er   ac c u r ac y   o n   NSL - KDD,   UNS W - NB 1 5 ,   an d   T o N - I o T   d atasets .   Ash ik u   an d   Dag li  [ 1 8 ]   p r esen DL - b ased   a d ap tiv I DS  d esig n ed   to   id en tify   b o th   k n o wn   a n d     ze r o - d a y   n etwo r k   attac k s .   T h p r o p o s ed   m o d el  u s es  C NN s   with   r eg u lar is ed   m u lti - lay er   p er ce p tr o n   ( ML P)   to   in cr ea s d etec tio n   f lex ib ilit y   co m p ar ed   to   tr ad itio n al   f ee d - f o r war d   n etwo r k s .   I n   in tr u d e r   d etec tio n   m o d els,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 5 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   1 1 5 4 - 1 1 6 6   1156   d ee p   tr an s f er   lear n in g   is   an   a d v an ce d   ML   tech n iq u t h at  u s es  k n o wled g f r o m   p r e - tr a in ed   DL   m o d el  to   d etec d if f er en attac k er   p atter n s .   Ah m ad   et  a l .   [ 1 9 ]   p r o p o s an   an o m aly   d etec tio n   ap p r o ac h   f o r   I o T   n etwo r k s   u s in g   d ee p   tr an s f er   lear n in g .   T h E d g eI I o T   d ataset  is   tr an s f o r m ed   in to   a n   im ag e   f o r m at  f o r   C NN - b ased   p r o ce s s in g ,   an d   h y p er p a r am et er s   ar tu n ed   u s in g   R an d o m   Sear ch .   Hiza et  a l.   [ 2 0 ]   p r o p o s an   e f f ec tiv I DS  f o r   I o T   n etwo r k s   u s in g   g at r ec u r r e n u n it   ( G R U) - b ased   DL   m o d els.  T h e   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  o f   f ea tu r s elec t io n ,   d u p licatio n   r e m o v al,   an d   n o r m aliza tio n   ar e   ap p lied   to   in cr ea s d etec tio n   a cc u r ac y .   Similar ly ,   Nan d a n wa r   an d   Kata r y [ 2 1 ]   r ec o m m en d   h y b r i d   attac k er   d etec tio n   m o d el  u s in g   GR U.   At  f ir s t,  th f ea tu r es  ar ca p tu r ed   u s in g   C NN.   Nex t,  th G R m o d el  is   ap p lied   f o r   f in al  class if icatio n .   I n   th e   N_ B aI o T   d ataset,   th C NN+ GR m o d el  r ea ch es  h ig h   test in g   ac cu r ac y   o f   9 4 . 6 2 with   lo s s   o f   0 . 0 0 6 3 .   Desh m u k h   an d   R av u la k o llu ,   [ 2 2 ]   p r o p o s ed   m eta h eu r is tic  o p tim izer   co m b in ed   d etec tio n   m o d el  ca l led   in tellig en in tr u s io n   d etec tio n   n etwo r k   ( I I DNe t) .   T h o p tim izatio n   s tr ateg y   is   u s ed   f o r   f ea tu r e   ex tr ac tio n ,   s elec tio n ,   an d   p ar a m eter   t u n in g   to   ac h iev e   h ig h er   attac k er   d etec tio n   ac cu r ac y .   R es u lts   o n   th UNSW - N B 1 5   d ataset  s h o th at  I I DNe ac h i ev es  th h ig h est  ac cu r ac y   o f   9 4 . 8 9 %.  Alar s   an d   Ku r n az   [ 2 3 ]   im p r o v I DS  p er f o r m a n ce   b y   i n teg r atin g   n et wo r k   an d   h o s tr af f ic  d ata  w ith   DL   tech n iq u es.   Usi n g   m ilit ar y - co n tex n etwo r k   in tr u s io n   d etec tio n   d ata s et,   th ey   ap p ly   C NN   with   f ea tu r s elec tio n   an d   d im en s io n ality   r ed u ctio n   f o r   im p r o v e d   ac cu r ac y .   An   a u to en co d er   c o m b in e d   with   M L P - b ased   class if ier   m o d el  is   p r o p o s ed   b y   L iu   et   a l .   [ 2 4 ] .   I u s es  tr af f ic  f ea t u r es  f o r   an o m aly   id e n tific atio n ,   clu s ter in g ,   a n d   class if icatio n .   Altu n ay   an d   Al b ay r ak   [ 2 5 ]   p r o p o s th r ee   DL   m o d els:   C NN,   L STM ,   an d   h y b r id   C NN+ L STM   to   f in d   in tr u s io n s   in   I o T   n etw o r k s .   T h h y b r id   C NN+ L STM   m o d el  ac h iev ed   th h ig h est   ac cu r ac y   o f   9 3 . 2 1 an d   9 2 . 9 o n   th UNSW - NB 1 5   d ataset  an d   9 9 . 8 4 an d   9 9 . 8 0 o n   th KDD  d ata s et  f o r   b in ar y   a n d     m u lti - class   clas s if icatio n ,   r esp ec tiv ely .   L ik ewise,   th au th o r s   [ 2 6 ] [ 2 7 ]   p r o p o s th g r ap h   n eu r al  n etwo r k ( GNN)   an d   t r an s f o r m er - b ased   m o d els f o r   attac k er   d etec tio n   in   n etwo r k s .       3.   P RO P O SE M O D E L   T o   ef f ec tiv ely   s o lv th co m p lex ities   o f   cy b er attac k s   in   I o T   n etwo r k s ,   h y b r id   an o m aly - b ased   in tr u s io n   d etec tio n   m o d el   is   p r o p o s ed .   I n   th p r o p o s ed   d e tectio n   ap p r o ac h ,   a   th r ee - s tag f ea tu r e   ex tr ac ti o n   p r o ce s s   is   ca r r ied   o u t.  T h e   f e atu r es  ar ex tr ac te d   u s i n g   L DA,   Au to en co d er   a n d   s tatis tical  f ea tu r ex t r ac tio n .   T h ex tr ac ted   f ea tu r es  a r p r o ce s s ed   u s in g   th L B E SN  m o d el  f o r   f in al  d etec tio n .   Als o ,   th L B E SN  m o d el  is   o p tim is ed   u s in g   B E O   to   f in e - tu n its   p ar am eter s   f o r   o p tim al  d etec tio n   p er f o r m an ce .   T h wo r k f lo w   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 1 .           Fig u r 1 .   W o r k f lo o f   p r o p o s ed   d etec tio n   a p p r o ac h       3 . 1 .     F e a t ure  p re pro ce s s ing     T h in p u d ata  c o llected   f r o m   I o T - b ased   n etwo r k s   c o n tain s   m is s in g   v alu es  an d   i n co n s is ten f o r m ats.   Als o ,   it  in clu d es  ca teg o r ical  an d   n u m er ical  f ield s .   I n   th is   s tag e,   th d ata  p r ep r o ce s s in g   is   ca r r ied   o u to   r em o v u n wan ted   n o is e.   I n itially ,   m is s in g   v alu es  ar h an d le d   u s in g   Simp le  I m p u tatio n .   I ca lcu lates  m is s in g   v alu es  u s in g   th m ea n   v alu e   o f   n u m er ical  attr ib u tes.  T o   en s u r u n if o r m   s ca lin g   ac r o s s   f ea tu r es,  Z - s co r n o r m alis atio n   is   ap p lied .   T h i s   p r o ce s s   ce n tr es  th d ata  ar o u n d   ze r o   an d   s ca les  it  b ased   o n   th s tan d ar d   d ev iatio n .   T h is   n o r m alis atio n   o f   in p u t d ata  ca n   b co m p u ted   as f o llo ws:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       E n h a n ce d   a n o ma ly  d etec tio n   i n   I o T n etw o r ks v ia   fea tu r fu s io n   a n d   lea r n in g - b a s ed     ( P .   P a lp a n d i )   1157   =   ( 1 )     W h er x   d en o tes t h o r ig in al  i n p u t,  μ   &   σ   d en o te  th e   m ea n   a n d   s tan d ar d   d ev iatio n   o f   t h f e atu r e.     3 . 2 .     L DA   L DA  is   in tr o d u ce d   as  s u p er v is ed   lin ea r   f ea tu r e x tr ac tio n   ap p r o ac h .   T h is   tech n i q u p r o jects  h ig h - d im en s io n al  in p u in to   lo w - d im en s io n al  s u b s p ac an d   p r e s er v es  th class   s ep ar ab ilit y .   Un lik PC A,   L D A   f o cu s es  o n   m a x im izin g   v ar ia n ce   with o u class   in f o r m at io n .   T h is   is   n ee d e d   f o r   cy b er s ec u r ity   ap p licatio n s   wh er d is tin ct  attac k   class es  m u s b clea r ly   s ep a r ated .   L D o p er ates  b y   ca lcu latin g   t h with in - class   s ca tter   m atr ix     an d   th b etwe en - class   s ca tter   m atr ix   :     = ( ) ( ) , = 1 = ( ) ( ) , = 1   ( 2 )     T h en ,   L DA  s o lv es th g e n er al ized   eig en v alu e   p r o b lem   to   f in d   th o p tim al  p r o jectio n   m atr i x   W :     = a r g  | | | |   ( 3 )     T h p r o jecte d   f ea tu r es   r etain   m ax im u m   class   d is cr im in ati o n   a n d   in cr ea s t h d et ec tio n   ca p a b ilit y   o f   r ar e   attac k   ty p es in   I o T   n etwo r k s .     3 . 3 .     Aut o enco der - ba s ed  no nli nea f ea t ure  lea rner   An   Au to en c o d er   is   u s ed   t o   e x tr ac n o n lin ea r   f ea tu r e   r ep r e s en tatio n s   f r o m   th p r ep r o ce s s ed   in p u d ata.   T h e   g o al  is   to   ca p tu r e   h i d d en   p atter n s ,   r ed u n d an cies,   a n d   c o r r elatio n s   t h at  tr ad itio n al  s tatis tical  o r   lin ea r   m eth o d s   m ay   o v e r lo o k .   I co n s is t s   o f   two   co m p o n en ts th en co d er   an d   d ec o d er .   T h f u n c tio n   o f   th en co d er   is   to   r ed u ce   th in p u f ea tu r v ec to r   in to   lo wer - d im e n s io n al  laten v ec to r   u s in g   n o n lin ea r   tr an s f o r m atio n .   T h m ain   f u n ctio n   o f   d ec o d er   is   to   r ec r ea te  th o r ig in al   in p u f r o m   th c o m p r ess e d   f o r m at.   T h e n co d e r   f u n ctio n   is   g i v en   b y :     = ( ) = ( + ) , ̂ = ( ) = ( + ) ,   = | | ̂ | | 2   ( 4 )     Ov er all,   th n etwo r k   is   tr ain ed   to   r ed u ce   t h r ec o n s tr u ctio n   er r o r .   Her e,   h   is   th late n f ea tu r es  ca p tu r in g   m ea n in g f u n o n - lin ea r   s tr u ctu r es,  σ   is   th ac tiv atio n   f u n ctio n   ( R eL o r   s ig m o id )   a n d   ̂   is   th r ec o n s tr u cted   o u t p u t.  T h lat en v ec to r   h   b ec o m es  co m p ac an d   in f o r m ativ f ea tu r e   s et  an d   p r eser v es   cr itical  b eh av io r   c h ar ac ter is tics   s u ch   as p r o to co l a n o m alies o r   ab n o r m al  tr af f ic  tim i n g .     3 . 4 .     St a t is t ica f ea t ure  e x t ra ct io n m o du le   T h ese  m o d u le s   ca p tu r e   ess en tial  s h ap an d   d is tr ib u tio n   c h ar ac ter is tics   o f   in p u d ata   f o r   an oma l y   d etec tio n .   T h s tatis tical  f ea tu r es  ex tr ac t ed   f r o m   ea ch   in p u v ec to r   in clu d m ea n   ( μ ) ,   s tan d ar d   d ev iatio n   ( σ ) ,   sk ewn ess   ( γ ) ,   an d   k u r to s is   ( κ) .   T h m ea n   v alu is   u s ed   to   m e asu r ce n tr al  ten d e n cy .   T h e   s tan d ar d   d ev iatio n   q u an tifie s   v ar iab ilit y .   T h s k ewn ess   in d icate s   th asy m m etr y .   L ik ewise,   k u r to s i s   ca p tu r es  tail  h ea v in ess   o r   o u tlier s .   I t c an   b e   f r am e d   as f o llo ws:     = 1 = 1 2 = 1 ( ) 2   , = 1 ( ) 3 = 1 = 1 ( ) 4 = 1   ( 5 )     T h ese  s tatis tica l m etr ics h elp   id en tify   o u tlier s ,   b u r s ts ,   an d   o t h er   an o m alies c o m m o n   in   cy b er attac k   s ce n ar io s .     3 . 5 .     F e a t ure  f us io n str a t eg y   I n s tead   o f   u s in g   a   s in g le  f ea tu r p r o ce s s in g   m eth o d ,   th f ea tu r v ec t o r s   f r o m   L DA,   au t o en co d er ,   an d   s tatis t ical  an aly s is   ar co m b in ed   to   in cr ea s d etec tio n   ac cu r a cy :      = [ | |    | |   ]   ( 6 )     T h is   h y b r id   f ea tu r v ec to r   u s e s   th d is cr im in ativ p o wer   o f   L DA,   th n o n lin ea r   r ep r esen tatio n   f r o m   th au to en c o d er ,   an d   th b e h av io r al  in s ig h ts   f r o m   s tatis tics .   T h f u s ed   v ec to r   f o r m s   th f in al  i n p u t o   L I B E S N.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 5 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   1 1 5 4 - 1 1 6 6   1158   3 . 6 .     L B E SN  c la s s if ier   T h L B E SN  m o d el  is   p o wer f u tim e - s er ies  class if ier   b ased   o n   th e   ec h o   s tate  n etwo r k   ( E SN)   ar ch itectu r e.   E SNs   ar a   ty p e   o f   r eser v o ir   co m p u tin g   m o d el  th at  is   h i g h ly   ef f icien t   f o r   s e q u en tial  d ata   d u to   th eir   f ast  tr ain i n g   an d   d y n a m ic  m em o r y   ca p ab ilit y .   T h e   ar ch itectu r e   o f   th e   L B E SN  m o d el   is   s h o wn   in     Fig u r 2 .   T h L B E SN  co n tain s   an   in p u lay er   t h at   m a p s   f ea tu r v ec to r   x ( t)   to   t h r eser v o ir ,   an d   th r eser v o i r   tr an s f o r m s   th in p u t in to   h ig h - d im en s io n al  d y n am ics.  I t c an   b s tated   as f o llo ws:     ( + 1 ) = ( 1 ) . ( ) + . ta n h   (  ( ) + ( ) )   ( 7 )     W h er e,   r ( t)   is   th r eser v o ir   s t ate  at  tim t,      is   th in p u w eig h m atr ix ,     is   th e   in ter n al  co n n ec tio n   weig h ts ,   α   is   th leak   r ate  ( c o n tr o ls   tem p o r al  m em o r y ) .     Un lik s tan d ar d   E SNs ,   L B E SN  in co r p o r ates  b id ir ec tio n al  r eser v o ir s   an d   in tr o d u ce s   tr ain ab le  o u tp u t   lay er s   v ia  s u p er v is ed   lear n in g .   I is   u s ed   f o r   th n etwo r k   to   b etter   ca p tu r e   d ep e n d en cies  f r o m   b o th   p ast  an d   f u tu r co n tex ts   in   s eq u en ce .   L B E SN  m ain tain s   two   s ep ar ate  s tates f o r war d   r eser v o ir   ( ) +   an d   r ev e r s e   r eser v o ir   ( ) ,   b o th   ar u p d ated   u s in g   th s am r eser v o ir   d y n am i cs  b u p o ten tially   f r o m   o p p o s ite  en d s   o f   th e   s eq u en ce .     ( + 1 ) = ( 1 ) . ( ) + . ta n h   (  ( ) + ( ) ) ,     ( + 1 ) = ( 1 ) . ( ) + . ta n h   (  ( ) + ( ) )   ( 8 )     At  th en d   o f   th s eq u e n ce ,   b o th   s tates a r co n ca ten ated   to   f o r m   th f in al  r ep r esen tatio n :     = [ ( ) ; ( ) ]   ( 9 )     W h er T   is   th f in al  tim s te p .   T h o u tp u lay er   is   lin ea r   class if ier   tr ain ed   u s in g   r id g r eg r ess io n   o n   th e   r eser v o ir   s tates:      =  min | |  | | 2 + | | | | 2   (1 0 )             Fig u r 2 .   L B E SN a r ch itectu r e       3 . 7 .     B la c k   ea g le  o ptim izer   ( B E O )   T h B E is   b io - in s p ir ed   m e tah eu r is tic  alg o r ith m   d ev elo p e d   b y   s im u latin g   th e   h u n tin g   b eh av io r   o f   b lack   ea g les  [ 2 8 ] .   I ca n   b a p p lied   to   co m p lex   o p tim izatio n   p r o b lem s   ch ar ac ter is ed   b y   n o n - lin ea r ity ,   m u lti - m o d ality ,   a n d   la r g s ea r c h   s p ac es.   T h in s p ir atio n   co m es  f r o m   th e   way   b lack   ea g les  co o p er ate,   s talk ,   an d   ca p tu r th eir   p r ey .   T h is   b eh av io r   is   em u lated   in   th alg o r ith m   th r o u g h   m u lti - p h ase  ap p r o ac h   co m b in in g   ex p lo r atio n   ( s ea r c h in g   n ew  r eg io n s )   an d   e x p lo itatio n   ( r ef in in g   g o o d   s o lu tio n s ) .   T h ese  p h ases   in clu d Stalk in g ,   Attack in g ,   C ap tu r i n g   an d   R etu r n in g /Ho m ec o m i n g .   I n itia liz a tio n   p h a s e :   W d ef in an   o p tim izatio n   p r o b lem   as:     Min im ize  o r   Ma x im f ( X) =f   ( 1 , 2 . . )   (1 1 )     W h er e,   X D   is   th d ec is io n   v ec to r ,   is   th d im e n s io n ality ,   x j [ L b j ,   Ub j ] .   E ac h   v ar iab le   lies   with in   d ef in ed   b o u n d s .   T h in itial p o p u latio n   ( s et  o f   b lack   ea g les)  is   g en er a ted   r an d o m ly   with in   th e   p r e d e f in ed   s ea r ch   s p ac e:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       E n h a n ce d   a n o ma ly  d etec tio n   i n   I o T n etw o r ks v ia   fea tu r fu s io n   a n d   lea r n in g - b a s ed     ( P .   P a lp a n d i )   1159   , =  +  (   )   (1 2 )     W h er e,      U( 0 , 1 ) ,   ,   is   th p o s iti o n   o f   ea g le  i   in   d im en s io n   j.   S ta lkin g   I n   n atu r e,   b lack   ea g les  f ly   at   h ig h   altitu d es  an d   s ca n   wi d ar ea   f o r   p o ten tial  p r ey .   I n   B E O,   th is   tr an s lates  to   g lo b al  s ea r ch   m ec h an is m   wh er ea ch   ea g le   u p d ates  its   p o s itio n   b ased   o n t h b est - k n o wn   s o lu tio n   ( g lo b al  b est),   r a n d o m   in f lu en ce   to   m ain tain   d iv er s ity .   I t c an   b m ath em atica lly   s ta ted   as f o llo ws:     , ( + 1 ) = , ( ) + 1 . 1 . ( , ( ) , ( ) ) + 2 . 2 . (   ) . ( 2 .  1 )   ( 1 3 )     W h er e,    , ( ) b est  ea g le  in   d im en s io n   j,   1   an d   r 2   is   r an d o m   v a r iab le  wh ich   v ar ies  f r o m   ze r o   to   o n e.   1   is   th c o n tr o l s   s o cial  attr ac tio n ,   2   is   th c o n tr o l s   r a n d o m   ex p lo r ato r y   m o tio n .   T h is   m o v e m en h elp s   ea g les   co n v er g to   g o o d   ar ea s   wh ile  s till   s ea r ch in g   elsewh er e.   A tta ck in g   On ce   th p r ey   is   s p o tted ,   th ea g le  b eg in s   to   s p ir al  d o wn war d   in   f o cu s ed   b u s lig h tly   u n p r ed ictab le  p ath .   I n   o p tim izatio n   ter m s ,   t h is   m ea n s   th alg o r ith m   in te n s if ies  its   lo ca s ea r ch   ar o u n d   th b est  s o lu tio n s   u s in g   an   o s cillato r y   m o tio n .   I im p r o v es  th ch an ce s   o f   f in d in g   b etter   o p tim in   th at  r eg io n .   I ca n   b e   m at h em atica lly   s tated   as f o llo ws:     , ( + 1 ) =  ( ) + . s in ( . + ) . ( , ( ) , ( )   ( 1 4 )     W h er e,   is   th s p ir al   am p litu d e,   ω   is   th e   f r e q u en c y   ( co n tr o ls   o s cillatio n ) ,   ϕ   is   th p h ase  o f f s et  an d   , ( )   is   th m ea n   lo ca tio n   o f   th s war m .   T h is   r ep r esen ts   n o n - lin ea r   an d   o s cillato r y   m o tio n .   I t   in cr ea s es  lo ca l sear ch   ar o u n d   th e   b est ca n d id ate.   C a p tu r in g   I n   n atu r e,   th ea g le  f in ally   m a k es  s h ar p   an d   p r ec is m o v e m en to   g r ab   its   p r ey .   T h is   p h ase  m o d els   g r ee d y   s ea r ch ,   wh ich   s u p p o r ts   r ap id   c o n v e r g en ce   to war d   th o p tim al  s o lu tio n .   I ca n   b m ath em atica lly   ex p r ess ed   as f o llo ws:     , ( + 1 ) =  , ( ) + . ( , ( )  , ( )   ( 1 5 )     W h er e,   ϵ U( −1 , 1   is   s m all  p er tu r b atio n ) .   T h is   h elp s   f in e - t u n s o lu tio n s   n ea r   th o p tim u m   an d   en s u r es  q u ick   co n v er g en ce .   R etu r n in g /Ho mec o min g   Af ter   s u cc ess f u h u n t,  ea g les  r etu r n   t o   th eir   n ests .   I n   B E O,   th is   co r r esp o n d s   to   c h ec k in g   a n d   co r r ec tin g   an y   p o s itio n s   th at  h av g o n o u o f   b o u n d s .   T h i s   en s u r es  th at  all  s o lu tio n s   r e m ain   f ea s ib l with i n   th s ea r ch   s p ac e.   I t c a n   b s tated   as f o llo ws:     If  , ( + 1 ) [  ,    ] ,   a p p ly,     , ( + 1 ) = {       , ( + 1 ) <        , ( + 1 ) >    ( 1 6 )     Alter n ativ ely ,   r ef lect   o r   r an d o m ly   r ein itialize   if   d esire d :     , ( + 1 ) =  +    . (   )   ( 1 7 )     T h B E O   ef f ec tiv ely   b alan ce s   ex p lo r atio n   a n d   ex p lo itatio n   ac r o s s   its   p h ases .   B y   m im ick in g   th b io lo g ical   in tellig en ce   o f   b lac k   ea g les,  th alg o r ith m   ca n   n av i g ate  co m p lex   lan d s ca p es a n d   f in d   p r o m is in g   ar ea s .     3 . 8 .     P a ra m et er   t un ing   o f   E SN  m o del us ing   BEO   T h B E is   u s ed   to   o p tim ally   tu n th h y p er p ar am eter s   o f   th L B E SN.  T h ese  h y p e r p ar am eter s   s ig n if ican tly   im p ac t h E S N s   ab ilit y   to   m o d el  tem p o r al  d ep en d en cies  an d   g en e r al is to   u n s ee n   d ata.     T h o p tim is atio n   p r o b lem   f o r   E SN tu n in g   is   as f o llo ws:   min (  ( ) ) = 1     ( 1 8 )     W h er e,   θ= [ α , N r , η ]   is   th v ec to r   o f   E SN  h y p er p ar a m eter s α   is   th L ea k   R ate  ( tem p o r al  m e m o r y   f ac t o r ) ,   Nr   is   th R eser v o ir   Size  ( n u m b er   o f   in ter n al  n eu r o n s ) ,   a n d   η   is   t h L ea r n in g   R ate  ( o u tp u t   weig h ad ju s tm en r ate) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 5 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   1 1 5 4 - 1 1 6 6   1160   E ac h   ea g le   in   th B E al g o r i th m   r e p r esen ts   ca n d id ate   θ   an d   is   e v alu ated   b ased   o n   its   ab ilit y   to   m in im is th class if icatio n   er r o r   ( 1   -   ac c u r ac y )   o n   th e   v alid atio n   d ataset.   T h B E is   u s ed   to   tu n L B E SN  p a r am eter s   b y   in itializin g   a   p o p u latio n   o f   ca n d i d ate  s o lu tio n s   ( ea g les),   ea ch   with   r an d o m   v alu es  f o r   leak   r ate,   r eser v o ir   s ize,   an d   lear n in g   r ate.   E ac h   ea g le s   f itn ess   is   ev alu ated   b y   tr ain in g   an   L B E SN  m o d el.   T h e   er r o r   v alu e   is   ca lcu lated   o n   v alid atio n   d ata.   T h b est - p e r f o r m in g   ea g le  g u id es  th e   s ea r ch   p r o ce s s   th r o u g h   f o u r   p h ases s talk in g   ( ex p lo r atio n ) ,   attac k i n g   ( lo ca l   s ea r ch ) ,   ca p tu r in g   ( g r ee d y   r ef i n em en t) ,   an d   h o m ec o m in g   ( b o u n d ar y   co r r ec tio n ) .   I n   ea c h   iter atio n ,   ea g le  p o s itio n s   ar e   u p d ated   an d   f itn ess   r e - e v alu at ed   to   id en tify   b etter   s o lu tio n s .   Af ter   s ev er al  iter atio n s ,   th b est  p ar am eter   s et   f o u n d   is   r etu r n e d .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h L B E SN  m o d el  is   co d e d   in   Py th o n   an d   v alid a te d   u s in g   th Go o g le  Co lab   en v ir o n m e n t   T h p er f o r m an ce   o f   th m o d el  is   as s es s ed   in   th r ee   d if f er en d atasets   o f   KDDCu p 99 UNSW - N B 1 5 ,   an d   I n SDN .   T h en tire   d ataset  is   s ep ar ated   in to   7 0 tr ain in g   an d   3 0 test in g   s et .   T h KDDCu p 9 9   d ataset   co n s is ts   o f   2 2   d is tin ct  attac k   ty p es.  T h UNSW - NB 1 5   d ataset  co n s is ts   o f   1 0   d if f e r en attac k er   ca teg o r ies.   Du r in g   p r ep r o ce s s in g ,   t h s y n th etic  m in o r ity   o v er - s am p lin g   tech n iq u e   ( SMOT E )   is   ap p lied   to   s o lv e   th class   im b alan ce   is s u es.  T h p er f o r m an ce   is   an aly s ed   u s in g   f o u r   s tan d ar d   m etr ics:   p r ec is io n   ( P),   r ec all  ( R ) ,   F1 - s co r e   ( F1 ) ,   an d   a cc u r ac y   ( A) .   T o   o p tim ize  th p er f o r m an ce   o f   L B E SN,  th B E is   u s ed   with   1 0 0   iter atio n s   an d   a   p o p u latio n   s ize  o f   2 0   ea g les.  T h leak   r ate  ( α )   v ar ies   f r o m   0 . 1   to   1 . 0 .   T h r eser v o ir   s ize  v ar ies  f r o m   1 0   to   2 0 0   n eu r o n s .   T h e   lear n in g   r ate  is   s et  to   0 . 0 1 .   T h o p tim ized   v alu es a r g iv en   in   T ab le  1 .   T h f itn ess   cu r v o f   B E is   g iv en   in   Fig u r 3 .   T h f it n ess   cu r v s h o ws  th at  th e   B E is   ef f ec tiv in   r ed u cin g   t h lo s s   o f   th L B E SN  m o d el  f o r   attac k er   d etec tio n .   I s h o ws  an   in itial  ex p lo r at o r y   p h ase,   f o llo wed   b y   clea r   co n v er g e n ce   to war d s   lo wer   lo s s   v alu e.   I is   o b s er v ed   th at  th B E s u cc ess f u lly   o p tim ized   th e   L B E SN  p ar am eter s   to   in cr ea s its   p er f o r m an ce   in   d etec tin g   attac k er s .   Stab ilis atio n   at  th e   en d   s u g g ests   th at  th alg o r ith m   h as  f o u n d   a   r o b u s s et  o f   p ar am eter s   o r   r ea ch ed   th lim its   o f   f u r th er   s ig n i f ican im p r o v em en t   with in   th g iv en   iter atio n s .           Fig u r 3 .   B E f itn ess   cu r v e       T ab le  1 .   Ad ju s ted   v alu es o f   t h L B E SN m o d el   P a r a me t e r   D e scri p t i o n   M i n   v a l u e   M a x   v a l u e   O p t i mi z e d   v a l u e   Le a k   r a t e   ( α)   C o n t r o l s   mem o r y   d e c a y   i n   t h e   r e s e r v o i r   0 . 1   1 . 0   0 . 5 2   R e ser v o i r   s i z e   N u mb e r   o f   n e u r o n s i n   t h e   r e serv o i r   l a y e r   10   2 0 0   1 3 3   Le a r n i n g   r a t e   Le a r n i n g   r a t e   f o r   t r a i n i n g   t h e   r e a d o u t   l a y e r   0 . 0 0 0 1   0 . 0 1   0 . 0 0 5 3       T h tr ain in g   a n d   test in g   cu r v es  o f   ac cu r ac y   a n d   lo s s   f o r   t h r ee   d atasets   ar g iv en   in   Fig u r 4 .   T h e   ac cu r ac y   c u r v es  s h o s m o o th   an d   co n s is ten r is in   p er f o r m an ce   with   m in im al  d ev iatio n   b etwe en   tr ain in g   an d   test   s ets.  I d en o tes  th at  s tr o n g   g e n er aliza tio n   with o u o v er f itti n g .   T h m o d els  ac h i ev h ig h   ac cu r ac y   v alu es  with in   r elativ ely   f ew  e p o ch s .   T h lo s s   cu r v es,  in   p ar allel,   s h o s teep   d ec lin in   t h ea r ly   ep o ch s   an d   f latten   o u t   p r o g r ess iv ely .   T h co n f u s io n   m atr ices  p r o v e   th m o d el s   s tr o n g   class if icatio n   p er f o r m an ce   ac r o s s   all  attac k   ca teg o r ies,  as  s h o wn   in   Fig u r 5 .   Fo r   KDD9 9 t h m o d el  attain e d   n ea r - p er f e ct  ac cu r ac y   ac r o s s   m u ltip le  class es  lik n ep t u n e s m u r f ,   a n d   n o r m al ,   with   m in i m al  m is class if icatio n s   in   m in o r ity   class es  s u ch   as   Per l   an d   phf   an d   s h o ws  r o b u s g en er aliza tio n   ca p ab ilit y   e v en   with   im b alan ce d   d ata.   I n   UNSW - N B 1 5 ,   th m o d el  ac h iev es  h ig h   p r ec is io n   in   class if y in g   m ajo r   attac k   ty p es  s u ch   as  Gen er ic Do S ,   a n d   E x p lo its .   Als o ,   it  ac h iev es  g o o d   d etec tio n   p er f o r m an ce   f o r   less   f r eq u en at tack s   lik Sh ellco d e   an d   W o r m s .   Fo r   I n SDN ,   th e   m o d el  ef f ec tiv el y   id en tifie d   lar g e - s ca le  DDo S Pro b e ,   a n d   N o r m al   tr af f ic  p atter n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       E n h a n ce d   a n o ma ly  d etec tio n   i n   I o T n etw o r ks v ia   fea tu r fu s io n   a n d   lea r n in g - b a s ed     ( P .   P a lp a n d i )   1161       Fig u r 4 .   Mo d el  tr ain in g   an d   v alid atio n   cu r v e   f o r   th r ee   d if f er en t d atasets             Fig u r 5 .   C o n f u s io n   m atr i x   v i s u alis atio n   o f   th r ee   d if f er en d ata  s ets   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 5 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   1 1 5 4 - 1 1 6 6   1162   T h p er f o r m a n ce   m etr ics  v al u es  o f   th e   m o d el  f o r   th r ee   d if f er en d atasets   ar g i v en   in   Fig u r e s   6 - 8 .   Fo r   th UNSW - NB 1 5   d atase t ,   th m o d el  r ea ch es  an   o v er a ll  ac cu r ac y   o f   9 6 . 0 %   with   h ig h   p r ec is io n   an d   r ec all  r ate  ac r o s s   m o s attac k   ca teg o r ies.  I ac h iev es  F1 - s co r es  ab o v 0 . 9 7   f o r   th e   attac k   t y p es  s u ch   as  B FA B OT NE T DDo S ,   an d   Do S .   I d en o tes  th ac c u r ate  d etec tio n   with   m in im al  f alse  p o s itiv es  an d   n eg ativ es .     I n   th KDD9 9   d ataset ,   th m o d el  ac h iev ed   a n   o u ts tan d i n g   p er f o r m an ce   with   an   o v er all  ac cu r ac y   o f   9 6 . 8 % .     I ac h iev es  F1 - s co r es  a b o v e   0 . 9 6   f o r   th e   attac k   ty p es  s u ch   as  s m u r f n e p tu n e p o r t s wee p ,   an d   n m ap   I p r o v es  th m o d el s   ab ilit y   to   h an d le  b o th   f r eq u e n an d   in f r eq u e n in tr u s io n   ty p es  ef f ec tiv ely .   T h is   s tr o n g   p er f o r m an ce   ac r o s s   2 1   class es  in d icate s   th m o d el s   r o b u s tn ess   in   h ig h - d im e n s io n al  m u lti class   en v ir o n m en ts .   Fo r   th co m p lex   I n SDN   d ataset ,   th m o d el  ac h iev e d   an   o v e r all  ac cu r ac y   o f   9 4 . 1 % .   I s h o ws  F1 - s co r es  ab o v 0 . 8 6   f o r   ca teg o r ies  lik b ac k d o o r   an d   wo r m s .   L ik ewise,   it  ac h iev es  F1 - s co r es  ar o u n d   0 . 8 3 0 . 8 7 Ov er all,   th e   B E O - tu n ed   L B E SN  co n s tan tly   p er f o r m ed   well  ac r o s s   d i f f er en d atasets .   T h L B E SN  m o d el  ac cu r ately   d etec ts   m o s t k n o wn   attac k   t y p es with   h ig h   r eliab il ity .           Fig u r 6 .   Per f o r m an c f o r   UNSW - N B 1 5   d ataset           Fig u r 7 .   Per f o r m an c f o r   th KDD9 9 d ataset           Fig u r 8 .   Per f o r m an c f o r   I n S DN     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       E n h a n ce d   a n o ma ly  d etec tio n   i n   I o T n etw o r ks v ia   fea tu r fu s io n   a n d   lea r n in g - b a s ed     ( P .   P a lp a n d i )   1163   T h ev alu atio n   o f   th B E O - L B E SN  wi th   ex is tin g   ar ch itectu r es  is   g iv en   in   T ab le  2 .   T h BEO - LBE S   m eth o d   ac h iev es  th h ig h est  ac cu r ac y   o f   9 5 . 6 % .   T h e x is tin g   m o d els  lik AAE   B iG AN   an d   AB iLST M   s h o ac cu r ac ies  o f   9 4 . 1 %   an d   9 4 . 2 % ,   r esp ec tiv ely .   T h C NN  GR U   an d   L STM   s h o th ac cu r ac ies  o f   9 4 . 5 %   an d   9 2 . 8 % ,   r esp ec tiv el y .   T h e   m o d els  DB N   an d   MLP   s h o lo wer   ac cu r ac ies  ar o u n d   9 1 . 0 %   to   9 1 . 8 % Ov er all,   th p r o p o s ed   B E O - L B E SN  m o d el  o u tp er f o r m e d   all  ex is tin g   m eth o d s   with   an   ac cu r ac y   o f   9 5 . 6% T h p o wer f u co m b in atio n   o f   E SN s   d y n am ic  r eser v o ir   co m p u tin g   with   B E in cr ea s es   lear n in g   ac cu r ac y   ac r o s s   v ar io u s   n etwo r k   tr af f ic  class es.   T o   v a l i d a t e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   m o d e l   f o r   r e a l - w o r l d   I o T   t r a f f i c   d a t a s e ts ,   t h e   m o d e l   i s   a p p l i e d   t o   I o T - 2 3   a n d   E d g e - I I o T   d a t a s e ts .   T h i s   d a t as e c o n s is ts   o f   d at a   c o l l e c t e d   f r o m   e d g e   d e v i ce s   i n c l u d i n g   a t t ac k s   l i k B o t n e t ,   D D o S ,   D o S ,   a n d   W o r m s .   T h e   r e s u lt s   o f   B E O - L B E SN   o n   t h e s e   r e al - w o r l d   d a t as e ts   a r e   g i v e n   i n   T a b l e   3 .   T h ese  r esu lts   s h o th at   th B E O - L B E SN  m o d el  ca n   e f f e ctiv ely   class if y   I o T - b ased   att ac k   tr af f ic   ev en   in   d y n a m ic  an d   ev o l v in g   I o T   en v ir o n m e n ts .   T o   ev alu ate  th ef f icien cy   o f   th B E O - L B E SN  m o d el  in   ter m s   o f   r u n tim an d   m em o r y   u s ag e,   th test s   ar p er f o r m ed   o n   b o th   b en ch m a r k   d atasets   an d   r ea l - wo r ld   I o T   tr af f ic  d atasets .   T h co m p u tatio n al  an aly s is   r esu lts   ar g iv en   in   T ab le  4 .   I is   o b s er v e d   th at   B E O - L B E SN  ac h iev es  s tr o n g   d etec tio n   p er f o r m a n ce   with   a   m o d e r ate   co m p u tatio n al   o v er h ea d   f o r   b o th   tr ain in g   tim an d   m em o r y   u s ag e.   T h ese  o v er h ea d s   ar m an ag ea b le  i n   ed g e   co m p u tin g   en v ir o n m en ts .   Fu r t h er ,   to   an aly ze   th e f f icien cy   o f   th p r o p o s ed   m o d el  f o r   r e a l - tim ad ap tab ilit y ,   th p er f o r m an ce   is   test ed   f o r   ze r o - d a y   attac k s .   T o   s im u late  ze r o - d a y   attac k s ,   n o v el  attac k   ty p is   g en er ate d   in   b o th   th e   KDDCu p 9 9   an d   I o T - 2 3   d atasets .   T h p e r f o r m an c o f   th B E O - L B E SN m o d el  o n   ze r o - d ay   attac k s   is   g iv en   in   T ab le  5 .   T h r esu l ts   s h o th at  th B E O - L B E S m o d el  ca n   id en tify   ze r o - d a y   attac k s   ef f ec tiv ely   with   th h ig h est ac cu r ac y   an d   F1 - s co r r ates.       T ab le  2 .   C o m p a r is o n   with   o th er   m o d els   A u t h o r ( s)   Te c h n i q u e   A c c u r a c y   ( %)   M .   S .   D e s h m u k h   e t   a l .   D B N   w i t h   Ta y l o r - S M O   9 1 . 8   S .   M a n i m u r u g a n   D B N   9 2 . 3   R .   Y .   A b u r a s a i n   e t   a l .   B W O - b a s e d   h y b r i d   m o d e l   9 3 . 2   A b d a l g a w a d   e t   a l .   A A +   B i G A N   9 4 . 1   N .   K .   S .   N a y a k   e t   a l .   ESBC A - N e t   9 3 . 5   M a r w a   K e sh k   e t   a l .   LSTM   9 2 . 8   H i ma n sh u   N a n d a n w a r   e t   a l .   C N N   +   G R U   9 4 . 5   Q i g a n g   L i u   e t   a l .   M LP   9 1 . 0   U .   C .   A k u t h o t a   e t   a l .   Tr a n sf o r mer m o d e l   9 3 . 9   S a r i k a   S a x e n a   e t   a l .   GNN   9 4 . 6   P r o p o se d   m e t h o d   ( B EO -   L B ESN )   O p t i mi z e d   ESN   u si n g   B EO   9 5 . 6       T ab le  3 .   Per f o r m an ce   o n   r ea l - wo r ld   I o T   tr af f ic  d atasets   D a t a s e t   A c c u r a c y   ( %)   P r e c i s i o n   ( %)   R e c a l l   ( %)   F1 - sc o r e   ( %)   Tr a i n i n g   t i me   ( sec o n d s)   I n f e r e n c e   t i me   ( sec o n d s/ s a mp l e )   I o T - 23   9 5 . 2   9 4 . 5   9 6 . 0   9 5 . 3   2 4 5   0 . 4 2   Ed g e - I I o T   9 6 . 0   9 5 . 8   9 6 . 4   9 6 . 1   2 9 0   0 . 5 5       T ab le  4 .   An aly s is   o f   c o m p u tatio n al  o v er h ea d   M e t r i c   U N S W - N B 1 5   K D D C u p 9 9   I o T - 23   Ed g e - I I o T   Tr a i n i n g   t i me   ( sec o n d s)   3 5 0   3 1 0   2 4 5   2 9 0   I n f e r e n c e   t i me   ( sec o n d s / sam p l e )   0 . 5 0   0 . 4 5   0 . 4 2   0 . 5 5   M e m o r y   u s a g e   ( M B )   1 5 3 0   1 4 5 0   1 7 8 0   1 8 2 0   M o d e l   s i z e   ( M B )   1 2 . 5   1 1 . 2   1 4 . 0   1 5 . 6       T ab le  5 .   Per f o r m an ce   an aly s is   f o r   ze r o - d a y   attac k s   D a t a s e t   Ze r o - d a y   a t t a c k   t y p e   A c c u r a c y   ( %)   P r e c i s i o n   ( %)   R e c a l l   ( %)   F1 - sc o r e   ( %)   K D D C u p 9 9   N e w D o S   9 3 . 5   9 4 . 2   9 1 . 8   9 3 . 0   I o T - 23   B o t n e t   ( v a r i a n t )   9 4 . 8   9 4 . 6   9 5 . 4   9 5 . 0       5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   wo r k ,   n o v el  h y b r id   D L   s y s tem   is   s u g g ested   to   en h a n ce   an o m aly   d etec tio n   i n   I o T   n etwo r k s .   B y   in teg r atin g   d if f er e n f ea tu r ex tr ac tio n   tech n iq u es,  th m o d el  ef f ec tiv ely   ca p tu r es  b o th   ex p licit  an d   laten ch ar ac ter is tics   o f   n etwo r k   tr af f ic.   T h e   f u s ed   f ea tu r es  ar cla s s if ied   u s in g   L B E SN.  I u s e s   d y n am ic   m em o r y   f o r   r eser v o ir   co m p u tin g .   I n   ad d itio n ,   th p ar am eter s   ar e   f in e - tu n e d   u s in g   th B E to   en s u r o p tim al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.