شماره ركورد
34617
پديد آورنده
كرار ابو حميد
عنوان
بهبود امنيت شبكههاي SDN-IoT مبتني بر تشخيص هوشمند ناهنجاري و چارچوب مديريت اعتماد با تمركز بر كاربردهاي پزشكي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شبكه هاي كامبيوتري
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/11/20
استاد راهنما
جواد وحيدي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي كامبيوتر
چكيده
چكيده
اينترنت اشيا (IoT) شبكهاي گسترده از دستگاهها و حسگرهاي هوشمند با كاربردهاي متنوع است؛ از جمله اينترنت اشياي پزشكي (IoMT). در سالهاي اخير، IoMT به يك بستر عملي براي پايش سلامت و پزشكي از راه دور تبديل شده است. با اين حال، چالشهاي مرتبط با حجم بالاي دادههاي پزشكي، نياز به پردازش ابري و لبهاي، و متنوع بودن دستگاهها و حملات هوشمند، اين شبكهها را به شدت پيچيده و ناهمگون كرده است. معماريهاي سنتي IoT و IoMT بهتدريج جاي خود را به معماريهاي مبتني بر شبكههاي نرمافزارمحور (SDN) دادهاند. اگرچه يكپارچهسازي SDN، رايانش لبهاي و اينترنت اشيا، زيرساختهاي شبكهاي مدرن را متحول كرده و مقياسپذيري، انعطافپذيري و تأخير كمتر را فراهم نموده است، اما اين پيشرفتها چالشهاي امنيتي جديدي را نيز به همراه داشتهاند. سيستمهاي تشخيص نفوذ (IDS) براي مقابله با اين چالشها پيشنهاد شدهاند. با اين حال، IDSهاي سنتي اغلب به روشهاي مبتني بر امضا متكي هستند كه در برابر حملات ناشناخته كارايي كافي ندارند. علاوه بر اين، نبود يك سازوكار مديريت اعتماد قوي بين دستگاهها، لايههاي مختلف شبكه و موجوديتهاي غيرمجاز، دسترسي غيرمجاز را تسهيل ميكند. رفع اين چالشها نيازمند يك چارچوب امنيتي متمركز، هوشمند و مبتني بر اعتماد است كه قادر به تشخيص ناهنجاريها و ارزيابي اعتماد بهصورت بلادرنگ باشد.
با وجود تلاشهاي پژوهشي متعدد براي حل اين چالشها، هنوز خلأهاي قابل توجهي وجود دارد. يكي از مهمترين اين خلأها، نبود توجه كافي به كاربردهاي خاصي مانند كاربردهاي پزشكي است. خلأ ديگر، بيتوجهي به عدم توازن ذاتي دادهها در مجموعهدادههاست. براي پر كردن اين دو شكاف، اين پژوهش يك سامانه تشخيص ناهنجاري و چارچوب مديريت اعتماد هوشمند براي كاربردهاي پزشكي مبتني بر SDN-IoT ارائه ميدهد. در اين راستا، ابتدا پيشپردازش دادهها بر روي مجموعهدادههاي پزشكي و SDN-IoT انجام شده و دادهها پاكسازي ميشوند تا يك مجموعهداده متمركز بر كاربردهاي پزشكي ايجاد گردد. هدف، تمركز بر استخراج ويژگيهايي است كه با دادههاي IoMT سازگار باشند. با در نظر گرفتن عدم توازن دادهها پس از پالايش ويژگيها، از دو راهبرد متفاوت و مكمل، يعني SMOTE و تابع زيان كانوني (Focal Loss)، براي متعادلسازي دادهها استفاده شده است. براي تشخيص نفوذ، دو شبكه LSTM با معماريهاي متفاوت به كار گرفته شده و نتايج آنها بهصورت وزني تركيب ميشوند. سپس، يك سامانه مديريت اعتماد بر اساس دادههاي در دسترس و نتايج تشخيص نفوذ طراحي شده است تا نمره اعتماد براي هر موجوديت در محيطهاي پويا و رو به رشد محاسبه شود. نتايج شبيهسازي روي مجموعهداده TON-IoT نشان ميدهد كه روش پيشنهادي قادر است حملات نفوذ را با دقت 93٫34٪ تشخيص و طبقهبندي كند. نتايج بيانگر آن است كه معماري پيشنهادي ميتواند منجر به بهبود امنيت شبكه شده و در كاربردهاي عملي مورد استفاده قرار گيرد.
واژگان كليدي
بهبود امنيت شبكه، سيستم تشخيص نفوذ (IDS)، شبكههاي نرمافزارمحور (SDN)، اينترنت اشيا (IoT)
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/29
عنوان به انگليسي
Improving the Security of SDN-IoT Networks Based on Intelligent Anomaly Detection and Trust Management Framework with a Focus on Medical Applications
تاريخ بهره برداري
2/9/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
كرار ابوحميد
چكيده به لاتين
Abstract
The Internet of Things (IoT) is a vast network of smart devices and sensors with diverse applications such as the Internet of Medical Things (IoMT). In recent years, IoMT has become a practical platform for health monitoring and telemedicine. However, the problems associated with the huge volume of medical data have led to the need for cloud-based and edge-based processing in new platforms. In order to add intelligence to networks to address existing challenges, traditional IoT and IoMT architecture have gradually given way to software-defined networking (SDN)-based architectures. Although the integration of SDN, edge computing, and IoT has transformed modern network infrastructures and provided scalability, flexibility, and lower latency, these developments have also created new security challenges. Intrusion detection systems (IDS) have also been proposed to address these challenges. However, traditional IDSs often rely on signature-based methods that are inadequate against evolving and unknown threats. In addition, the lack of a robust trust assessment mechanism between devices exacerbates the risk of insider attacks and unauthorized access. Addressing these challenges requires a decentralized, intelligent, and trust-aware security framework that is capable of detecting anomalies and assessing trust in real time. Despite various research efforts to address these challenges, there are still gaps. One of the main gaps is the lack of attention to specific applications such as medical applications. Another gap is the lack of attention to the inherent imbalance of the dataset. To fill these two main gaps, this research proposes an innovative framework for intelligent anomaly detection and trust management focusing on medical applications based on the SDN-IoT platform. In the proposed method, first a preprocessing is performed on this dataset and then its data is cleaned to create a Medical Oriented dataset. The goal is to focus and extract structures that are compatible with IoMT data. Considering the imbalance of the new data after filtering, two different and complementary strategies, namely SMOTE and Focal Loss, are used to balance the data. For intrusion detection, two LSTM networks with different architectures are used, and their results are combined in a weighted manner. Then, a trust management system based on the available data sends information to the SDN controller so that the controller can make one of three decisions based on the incoming traffic. Simulation results on the TON-IoT dataset show that the proposed method can detect and classify intrusion attacks with an accuracy of 93.34%. The results show that the proposed architecture can lead to improved network security and its use in practical applications.
Keywords
Network security improvement, Intrusion Detection System (IDS), Software-Defined Networking (SDN), Internet of Things (IoT)
كليدواژه هاي فارسي
بهبود امنيت شبكه , سيستم تشخيص نفوذ (IDS) , شبكههاي نرمافزارمحور (SDN) , اينترنت اشيا (IoT)
كليدواژه هاي لاتين
Network security improvement , Intrusion Detection System (IDS) , Software-Defined Networking (SDN) , Internet of Things (IoT)
Author
Karrar AbuHameed
SuperVisor
Dr Javad Vahidi