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 .   4 A u g u s t   20 25 ,   p p .   4 1 6 0 ~ 4 1 7 1   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 4 . pp 4 1 6 0 - 4 1 7 1           4160       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Exploring  t h e re c urrent  and sequ e ntial securi ty pa tc h data   using  deep  l ea rni ng  appro a ches       F a la h M uh a m m a d Ala m ,   Dev i F it ria na h   D e p a r t me n t   o f   Te c h n o l o g y   I n f o r m a t i o n ,   F a c u l t y   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   B i n u s U n i v e r si t y ,   J a k a r t a ,   I n d o n e 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 8 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   1 0 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma y   2 4 ,   2 0 2 5       Th e   e v e r - c h a n g i n g   n a tu re   o f   v u ln e ra b il it ies   a n d   t h e   in tri c a c y   o f   tem p o ra l   c o n n e c ti o n m a k e   th e   c las sifica ti o n   o f   se c u rit y   p a tch   d a ta,   b o th   s e q u e n ti a l   a n d   re c u rre n t,   a   fo rm id a b le  c h a ll e n g e   in   c y b e rse c u rit y .   T h e   g o a o th i s   re se a rc h   is  to   imp ro v e   t h e   e ffica c y   a n d   p re c isio n   o se c u ri ty   p a tch   m a n a g e m e n b y   o p ti m izin g   d e e p   lea rn in g   m o d e ls  to   d e a with   th e se   issu e s.  In   o rd e t o   a ss e ss   th e ir  p e rfo rm a n c e   o n   th e   P a tch DB  d a tas e t,   fo u m o d e ls   we re   u se d re c u rre n t   n e u ra l   n e two rk (RNN ),   lo n g   sh o rt - term   m e m o ry   (LS TM ),   g a ted   re c u rre n t   u n it   (G RU),  a n d   b id irec ti o n a l   LS T M   (B i - LS TM ).   M e tri c li k e   F1 - sc o re ,   a re a   u n d e r   th e   re c e iv e o p e ra ti n g   c h a ra c teristic  c u rv e   (AU C - ROC) ,   re c a ll ,   a c c u ra c y ,   a n d   p re c isio n   we re   u se d   to   e v a lu a te  p e rfo rm a n c e .   Wh e n   it   c a m e   to   p ro c e ss in g   se q u e n ti a l   d a ta,  t h e   G RU  m o d e l   wa s th e   m o st efficie n t,   wit h   t h e   b e st ac c u ra c y   (7 7 . 3 9 % ) ,   re c a ll   (6 5 . 6 3 % ),   a n d   AUC - ROC  sc o re   (0 . 8 1 2 7 ).   Wi t h   a   7 5 . 1 7 %   a c c u ra c y   ra te  a n d   a n   A UC - ROC  sc o re   o 0 . 7 7 5 2 ,   th e   RNN   m o d e l   su c c e ss fu ll y   re d u c e d   fa lse   n e g a ti v e s.  Wi t h   AUC - ROC  sc o re o 0 . 7 7 9 2   a n d   0 . 8 0 5 5 ,   re sp e c ti v e ly ,   LS TM   a n d   Bi - LS TM   h a d   b e tt e sp e c ifi c it y   b u m o re   fa lse   n e g a ti v e s.  T o   imp r o v e   c y b e rse c u rit y   o p e ra ti o n s,  d e c re a se   m it ig a ti o n   ti m e ,   a n d   a u to m a te  th e   c las sifi c a ti o n   o f   se c u rit y   u p d a tes ,   th is  stu d y   p re se n ts  a   m e th o d o lo g y .   T o   imp r o v e   t h e   m o d e ls'   p ra c ti c a li ty ,   f u tu re   e ff o rts  will   c e n ter  o n   i n c re a sin g   d a tas e ts  a n d   te stin g   th e m   in   re a l - wo rl d   se tt in g s.   K ey w o r d s :   B id ir ec tio n al  l o n g   s h o r t - ter m   m em o r y   Dee p   l ea r n in g     Gate d   r ec u r r e n t u n it   L o n g   s h o r t - ter m   m e m o r y   R ec u r r en t n eu r al  n etwo r k s   Secu r ity   p atch es    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 :   Falah   Mu h am m ad   Alam   Dep ar tm en t o f   T ec h n o lo g y   I n f o r m atio n ,   Facu lty   o f   C o m p u te r   Scien ce ,   B in u s   Un iv er s ity     Keb o n   J er u k   St.   No . 2 7 ,   W est J ak ar ta  1 1 5 3 0 ,   DKI   J ak ar ta,   I n d o n esia   E m ail: f alah . alam @ b in u s . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h f ast  d e v elo p m en o f   d ig it al  tech n o lo g y   an d   th r is in g   d ep en d en ce   o n   s o f twar e   in f r ast r u ctu r e   in   m an y   s ec to r s   h av m a d cy b er s ec u r ity   p ar am o u n co n ce r n   in   th r ec e n d ec ad e .   B y   f ix in g   p r ev io u s ly   d is co v er ed   s o f twar v u l n er ab i liti es,  s ec u r ity   p atch es  p r o tect  s y s tem s   f r o m   b r o ad   v ar iety   o f   n ew  th r ea ts   [ 1 ] T h d an g er s   o f   c y b er attac k s   wh ich   ca n   r e s u lt  in   s u b s t an tial  f in an cial  lo s s es,  r ep u tatio n al  h ar m ,   an d   in ter r u p tio n s   to   o p er atio n s   m u s b m itig ated   b y   a p p ly in g   th ese  f ix es  in   tim ely   an d   ef f ec tiv m an n e r .   B u t   th er ar e   l o o f   o b s tacle s   to   o v er co m e   wh en   an aly zin g   a n d   d ep lo y i n g   s ec u r ity   p atch es.   T h is   is   esp ec iall y   tr u b ec au s p atc h   d ata  is   s eq u en tial a n d   r ec u r r in g ,   wh ich   m ak es a n aly s is   an d   p r e d ictio n   m o r d if f icu lt  [ 2 ] .   I is   n ec ess ar y   to   ap p ly   u p d at es  in   p r ec is s eq u en ce   to   f ix   v u ln er a b ilit ies  as  th ey   o cc u r ,   an d   th is   s eq u en tial  p atter n   is   ty p ically   s ee n   in   s ec u r ity   p atch   d ata.   T h f ac t h at  u p d ates  ar e   o f ten   ap p lied   to   m u ltip le   s o f twar v er s io n s   to   ad d r ess   th s am o r   s im ilar   v u ln er ab ilit ies  f u r th er   c o m p licates  m atter s   [ 3 ] Static  an aly s is   an d   r u le - b ased   ap p r o ac h es  ar e x am p les  o f   t r ad itio n al  m eth o d s   th at   u s h eu r is t ics  an d   p r ed ef i n ed   r u les  to   f in d   v u ln er a b ilit ies.  A lth o u g h   th ese  m eth o d s   wo r k   well  in   s ta tic  s i tu atio n s ,   th ey   ca n ' h an d le  d ata  th at  i s   in tr in s ically   s eq u en tial  an d   tim e - s en s itiv e,   wh ich   m ak es  it  d if f icu lt  to   ca p tu r h o s o f t war v u ln er ab ilit ies   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         E xp lo r in g   th r ec u r r en t a n d   s eq u en tia l secu r ity  p a tch   d a ta   u s in g     ( F a la h   Mu h a mma d   A la m )   4161   ch an g o v e r   tim [ 4 ] T h is   s h o r tco m in g   h as  p r o m p ted   r esear ch   in to   m o r s o p h is ticated   m eth o d s   th at  ca n   h an d le  th i n tr icac ies o f   s ec u r i ty   p atch   d ata.   B ec au s o f   its   ca p ac ity   to   h a n d le  m ass iv am o u n ts   o f   co m p licated   d ata  an d   d is co v er   p atter n s   th at  co n v en tio n al  ap p r o ac h es f r eq u en tly   f ail  to   n o tice,   d ee p   lear n in g   h as a r is en   as a   p o ten tial  o p tio n   f o r   ev alu atin g   s eq u en tial  an d   tem p o r al  d ata  [ 5 ] I n tr u s io n   d etec tio n ,   m alwa r ca teg o r izatio n ,   an d   v u ln er ab ilit y   ass ess m en t   ar ju s f ew  o f   th cy b er s ec u r ity   ap p licatio n s   wh er d ee p   lear n in g   m o d els  h av b ee n   s h o wn   to   b ef f ec tiv e   in   r ec en s tu d ies  [ 6 ] Secu r i ty   p atch   class if icatio n   task s   a r well - s u ited   f o r   m o d els  lik r ec u r r en n eu r al   n etwo r k s   ( R NN) ,   lo n g   s h o r t - t er m   m em o r y   ( L STM ) ,   g ated   r ec u r r en u n its   ( GR U) ,   an d   b id ir ec tio n al  L STM   ( B i - L STM )   b ec au s o f   th eir   ef f ec tiv en ess   in   lear n in g   lo n g - ter m   d e p en d e n cies  wi th in   s eq u en ce s   [ 7 ] ,   [ 8 ] W h en   it  co m es  to   th ese,   B i - L STM   s tan d s   o u s in ce   it  tak es   in to   ac co u n b o th   th p ast  an d   th f u tu r e ,   wh ich   im p r o v es its   p r ed ictio n   ab ilit ies in   s itu atio n s   wh er th s eq u e n ce   o f   e v en ts   is   cr u cial  [ 7 ] .   E x am in in g   an d   co n tr asti n g   th e   p er f o r m an ce   o f   R NN,   L STM ,   GR U,   an d   B i - L STM   m o d els  i n   d ea lin g   with   s eq u en tial  an d   r ec u r r e n s ec u r ity   p atch   d a ta  is   th m ain   g o al  o f   th is   r esear ch .   T h i s   wo r k   th o r o u g h ly   ev alu ates  th ese  m o d els  u s in g   th Patch DB   d ataset.   I em p lo y s   r ig o r o u s   ex p er im en tal  ap p r o ac h es  s u ch   as  d ata  p r ep ar atio n ,   h y p e r p ar am eter   t u n in g ,   tr ain in g ,   v alid atio n ,   a n d   test in g .   T o   f in d   t h b est  m e th o d   f o r   s ec u r ity   p atch   class if icatio n ,   s cien tis ts   em p lo y   m etr ics  in clu d in g   r ec a ll,  ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   F1 - s co r e,   an d   ar ea   u n d er   th r ec eiv er   o p er atin g   ch ar ac t er is tic  cu r v ( AUC - R OC )   to   ev alu ate  m o d el  p er f o r m an ce   [ 9 ] [ 1 1 ] .   T h is   s tu d y   d o es  m o r th an   ju s co m p ar m o d el  p e r f o r m an ce it  al s o   lo o k s   in to   h o h y p er p ar am eter   ad ju s tm en ca n   im p r o v e   d ee p   lear n in g   m o d els'   ef f icac y   [ 1 2 ] T h is   p r o ject  s ee k s   to   d ev elo p   s t r o n g   f r am ewo r k   f o r   an al y zin g   s ec u r ity   p atch   d ata  b y   d eter m in i n g   o p tim al  co n f ig u r atio n s .   B ec au s th ey   p r o v i d e   u s ef u in f o r m atio n   ab o u h o to   u s d ee p   lear n in g   to   au to m ate  p atch   m an ag em e n p r o ce s s es,  th r esu lt s   s h o u ld   h av m ajo r   im p ac t o n   cy b er s ec u r ity .   I n   th en d ,   th i s   r esear ch   s e t s   th s tag f o r   cr ea tin g   s o p h is ticated   s y s tem s   th at  en h an ce   th d ep e n d ab ilit y   a n d   e f f ec tiv en ess   o f   cy b er s ec u r ity   p r o ce s s es,  d ec r e asin g   th n ee d   f o r   h u m an   i n ter v en tio n   an d   lo wer in g   th r is k s   lin k ed   to   s o f twar v u ln er a b ilit ies.       2.   T H E   CO M P RE H E NS I VE   T H E O RE T I C A L   B ASI S   Gr asp in g   h o d ee p   lear n i n g   a r ch itectu r es  ad d r ess   th s eq u en tial  an d   r ep etitiv elem en ts   in tr in s ic  to   s ec u r ity   p atch   d ata  is   p ar am o u n f o r   en s u r in g   ac c u r ate  p atch   class if icatio n .   R NN,   L S T M,   GR U,   an d   B i - L STM   ar s p ec if ically   d esig n ed   to   ef f ec tiv el y   ca p tu r te m p o r al  d ep en d en cies  in   s eq u en tial  d atasets .   B y   lev er ag in g   th eir   d is tin ctiv ab ilit y   to   r etain   h is to r ical  co n tex an d   m an a g d ata  s eq u en ce s   with   v ar y i n g   co m p lex ities ,   th ese  ar ch itectu r es si g n if ican tly   im p r o v th cl ass if icatio n   ac cu r ac y   o f   s ec u r it y   p atch es.     2 . 1 .     Rec urre nt  a nd   s eq uentia l d a t a   in cy bersecurit y   Patch es  ar ty p ically   is s u ed   i n   s eq u en tial  f ash io n   to   ad d r ess   d if f er en s o f twar v u ln e r ab ilit ies  a s   th ey   ar f o u n d ,   b ec a u s s ec u r ity   p atch   d ata  is   n atu r ally   r ec u r r en a n d   s eq u e n tial.  B ec au s o f   th is   s eq u en tial  ch ar ac ter ,   th d ata  tak es  o n   a   tim d im en s io n th s eq u en c an d   tim in g   o f   p atch   r elea s e s   ca n   h av m ajo r   ef f ec o n   s y s tem ' s   o v er all  s ec u r ity .   T h ese  tem p o r al  d ep en d en cies  ar e   cr u cial  f o r   g o o d   v u ln e r ab ilit y   m an ag em en t,  y et  tr ad itio n al  a p p r o ac h es  to   v u ln e r ab ilit y   d et ec tio n ,   s u ch   as  s tatic  an aly s is   m eth o d s ,   g en e r ally   f ail  to   ca p tu r th em   [ 1 ] .   R es ea r ch   h as  d em o n s tr ated   th at  s tatic  an aly s i s   m et h o d s   h av th eir   u s es,  b u th ey   f r eq u e n tly   o v er lo o k   s o f twar v u ln er ab ilit ies'   ev er - ch an g in g   n atu r e ,   esp ec ially   wh en   th ey   h ap p en   r ep ea ted l y   an d   s eq u en tially   [ 5 ] .   R NNs  an d   L STM   n etwo r k s ,   wh ich   ar s p ec if ically   d esig n ed   f o r   s eq u en tial  d ata,   p r o v i d p o ten tial  s o lu tio n   to   th ese  p r o b lem s   b y   ac cu r ately   m o d ell in g   th tem p o r al  r elatio n s h ip s   in   th d ata ,   wh ic h   im p r o v es th r eliab ilit y   an d   ac cu r ac y   o f   v u ln er ab ilit y   d etec ti o n   [ 2 ] .     2 . 2 .     Rec urre nt  n eura l net wo rk s   ( RNN)   T im s er ies  an aly s is   is   o n ar ea   wh er th s eq u en ce   o f   d ata   p o in ts   is   v er y   im p o r tan t,  an d   o n o f   th f u n d am e n tal  d esig n s   f o r   h a n d lin g   s eq u e n tial  d ata  is   t h R NN   [ 8 ] .   R NNs  lear n   d e p en d e n cies  o v er   tim b y   p r eser v in g   in f o r m atio n   f r o m   p ast   tim s tep s   in   a   h id d en   s tate.   T h v an is h in g   g r a d ien p r o b lem   is   well - k n o wn   is s u with   R NNs;  i h ap p en s   wh en   th g r ad ien ts   u tili ze d   in   b ac k p r o p a g atio n   g et  to o   s m all,   p r ev en tin g   th n etwo r k   f r o m   lear n in g   d at d ep en d en cies  o v er   th e   lo n g   t er m .   W h en   w o r k in g   with   le n g th y   s eq u e n ce s ,   th is   is s u ca n   s ev er ely   im p ai r   R NN  p er f o r m an ce ,   an d   it  is   esp ec ially   n o ticea b le  in   d ee p   n etwo r k s   [ 1 3 ] .   I n   s p ite  o f   th ese  o b s tacle s ,   R NN s   h av e s tab lis h ed   f o u n d atio n   f o r   co m p r eh e n d in g   s eq u en tial  in p u t,  an d   th eir   d esig n   h as  p r o m p ted   m o r s o p h is ti ca ted   m o d els  s u ch   as  L STM   n etwo r k s ,   wh ich   o v er c o m s o m e   o f   th ese   s h o r tco m in g s   b y   in co r p o r atin g   tech n iq u es to   m ai n tain   g r a d ie n ts   th r o u g h o u t tim [ 8 ] .     2 . 3 .     L o ng   s ho rt - t er m   m em o r y   n et wo rk s   ( L ST M )   T o   o v er co m th e   is s u es  with   r eg u lar   R NNs,  s u ch   as  th e   v a n is h in g   g r ad ien t   p r o b lem   th at   p r e v en ts   R NNs  f r o m   lear n in g   lo n g - ter m   d ep en d en cies  in   s eq u en tial   d ata,   L STM   n etwo r k s   wer cr ea ted   [ 8 ] .   L STM s   g et  ar o u n d   th is   p r o b lem   b y   in co r p o r atin g   m em o r y   ce lls   an d   g atin g   m ec h a n is m s   th at  let  th n etwo r k   k ee p   an d   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 .   4 Au g u s t   20 25 :   4 1 6 0 - 4171   4162   u p d ate  d ata  f o r   lo n g   p er i o d s   o f   tim e,   th er e b y   ca p tu r in g   lo n g - ter m   d ep en d en cies  [ 1 4 ] .   Natu r al  lan g u ag e   p r o ce s s in g ,   tim s er ies  f o r ec a s tin g ,   an d   th an aly s is   o f   s eq u en tial  d ata  ( s u ch   as  s ec u r ity   p atch es)  ar s o m ex am p les  o f   jo b s   th at  L STM s   ex ce at   b ec a u s o f   th ese  ca p ab ilit ies.  W ith   its   ab ilit y   to   s i m u late  th e   tem p o r al   co n n ec tio n s   b etwe en   s o f twar u p d ates  an d   im p r o v th s p ee d   an d   ac cu r ac y   o f   v u ln er ab ilit y   id en tific atio n   th r o u g h   th s tu d y   o f   s y s tem   lo g s ,   L STM s   h av d em o n s tr at ed   g r ea p r o m is in   th d o m a in   o f   cy b er s ec u r ity .   T h ey   also   im p r o v e   th p r ed ict io n   o f   th ef f ec tiv en ess   o f   s ec u r ity   p atch es.  B ec au s o f   th es f ea tu r es,  L STM s   a r an   ef f ec tiv to o f o r   p r o te ctin g   s o f twar s y s tem s   f r o m   n ew  th r ea ts ,   esp ec ially   in   s itu at io n s   wer e   ap p ly in g   s ec u r ity   f ix es a cc u r ately   a n d   i n   tim ely   m an n er   is   cr itical.     2 . 4 .     G a t ed  re curr ent   un it s   ( G RU)   T o   s im p lify   L STM   n etwo r k   ar ch itectu r wh ile  k ee p in g   th eir   ef f icien cy   in   ca p tu r in g   tem p o r al  d ep en d e n cies,  r elativ ely   r ec en d ev elo p m en in   r ec u r r en t n eu r al  n etwo r k   d esig n s   ar G R Us  [ 1 5 ] .   I n   o r d er   to   r ed u ce   co m p u tatio n al  c o m p le x ity   with o u s ac r if icin g   p e r f o r m an ce ,   GR Us  m er g th in p u an d   f o r g et  g ates   in to   o n e   s in g le  g ate.   Fo r   s itu atio n s   with   co n s tr ain e d   co m p u tin g   r eso u r ce s ,   th is   m a k es  GR U s   s u p er io r   to   L STM s   [ 1 6 ] .   B ec au s o f   th ei r   ad v an tag eo u s   tr ad e - o f f   b etwe en   co m p u tatio n al  co m p lex it y   an d   p er f o r m an ce ,   GR Us h av f o u n d   u s ef u l u s i n   r ea l - tim v u ln e r ab ilit y   d etec tio n   s y s tem s   wi th in   th cy b er s ec u r ity   d o m ai n   [ 6 ] B ec au s o f   th ese  f ea tu r es,  G R Us  ar id ea f o r   r ea l - tim cy b er s ec u r ity   ap p licatio n s   b e ca u s o f   th e   s o lid   p er f o r m an ce   th e y   p r o v id w h ile  p r o ce s s in g   s eq u en tial in p u q u ick ly   a n d   ac cu r atel y.     2 . 5 .     B idi re ct io na l L ST M   ( B i - L S T M )   B y   co m b in in g   th b est  f ea t u r es  o f   f o r wa r d   an d   b ac k war d   p r o ce s s in g ,   b id ir ec tio n al  L ST n etwo r k s   im p r o v u p o n   tr ad itio n al  L STM s   an d   en ab le  m o d els  to   d etec d ep en d en cies  th at  wo u ld   o th er wis g o   u n n o ticed .   W ith   th is   two - wa y   ap p r o ac h ,   B i - L STM s   ca n   th i n k   a b o u t   th p ast  an d   th e   f u t u r at  th e   s am tim e,   wh ich   h elp s   th em   u n d er s tan d   th d ata' s   tem p o r al  lin k ag es  b etter .   Usi n g   its   ca p ac ity   to   an aly ze   s eq u en ce s   m o r d ee p ly ,   B i - L STM s   h av e   b ee n   s u cc ess f u lly   u s ed   to   im p r o v e   th d etec tio n   o f   v u ln er ab ilit ies  in   s ec u r ity   p atch es.  T h is   h as  led   to   d ee p er   in s ig h in to   p o ten tial  s ec u r ity   th r ea ts   an d   b etter   p r ed i ctio n   ac cu r ac y   in   cy b er s ec u r ity   a p p licatio n s   [ 7 ] .     2 . 6 .   Su m m a ry   a nd   a pp lica t io n o f   deep  lea rning   in v uln er a b ili t y   det ec t io n   n u m b er   o f   r ec e n s tu d ies  h av co n ce n tr ated   o n   th u s o f   R NN,   L STM ,   GR U,   an d   B i - L STM   d ee p   lear n in g   m o d els  in   cy b er s ec u r ity ,   n am ely   in   th ar ea s   o f   v u ln er ab ilit y   tr ac k in g   an d   p a tch   ad m in is tr atio n .   Secu r ity   p atch   d ata   p r esen ts   u n iq u e   is s u es,  b u ea c h   m o d e h as  its   o wn   b en ef its   wh e n   it   co m es  to   h an d lin g   s eq u en tial  d ata.   R esear ch er s   h o p t o   s tr en g t h en   s o f twar s y s tem s '   s ec u r ity   b y   m a k in g   b etter   u s o f   th ese   m o d els to   d is co v er   v u ln e r ab ili ties   m o r q u ick ly   an d   ac c u r ate ly .       3.   M E T H O D     3 . 1 .   O v er v iew  o f   m et ho do lo g y   I n   o r d er   to   class if y   s ec u r ity   p atch es  e f f ec tiv ely ,   th is   s tu d y ' s   tech n iq u e   tak es  in to   ac co u n t h Patch DB   d ataset 's  r ec u r r en an d   s eq u en tial  f ea tu r es.  T h is   s ec tio n   g iv es  d etailed   ex p lan atio n   o f   th d ataset,   in clu d in g   its   s tatis tics   an d   it s   u n iq u f ea tu r es   in clu d in g   th d ep lo y m en o f   p atch es  s eq u en tially   th r o u g h o u t   tim e.   I n   o r d er   to   d ea with   th tim e - s en s itiv d ata,   we  o f f e r   co m p r eh en s iv p r ep a r atio n   p r o ce d u r es,  s u ch   as   to k en izatio n   an d   n o r m aliza tio n .   B y   v is u alizin g   a n d   u n c o v e r in g   d is tr ib u tio n s   a n d   p atter n s   with in   th e   d ataset  ac r o s s   tim e,   ex p lo r at o r y   d ata  an aly s is   ( E DA)   p r o v i d es  u s ef u in s ig h ts   f o r   d ev elo p in g   m o d els.  Ad d itio n ally ,   th tech n iq u p r o v i d es  an   ex p lan atio n   f o r   w h y   s p ec if ic   d ee p   lear n in g   m o d els  wer e   ch o s e n ,   in clu d in g   R NN,   L STM ,   GR U,   an d   B i - L STM ,   all  o f   wh ic h   e x ce at  ca p tu r in g   d e p en d e n cies  in   s eq u e n tial  d atasets .   W also   g o   o v er   th ass ess m en m ea s u r es   u s ed ,   in clu d in g   ac cu r ac y ,   p r e cisi o n ,   r ec all,   an d   AUC - R O C ,   with   an   em p h asis   o n   h o th ey   p e r tain   to   s eq u e n tial  d ata  p r o ce s s in g ,   an d   h o to   o p tim ize   t h m o d el' s   p e r f o r m a n ce   th r o u g h   h y p er p ar am eter   tu n in g   an d   ad v an ce d   tr ain in g   p r o ce d u r es.  T h d if f icu lties   o f   s ec u r ity   p atc h   ca teg o r izatio n   ca n   b p r o p er ly   a d d r ess ed   with   th e   h elp   o f   th is   o r g a n ized   m eth o d .     3 . 2 .   Resea rc s t a g es   As  p r esen ted   in   Fig u r e   1 ,   th e   p r o p o s ed   s tu d y   em p lo y s   s t r u ctu r ed ,   m u lti - p h ased   m eth o d o lo g y   to   class if y   s ec u r ity   p atch es  u s i n g   d ee p   lear n in g   m o d els.  T h p r o ce s s   b eg in s   with   d ata  ac q u is itio n   an d   p r elim in ar y   a n aly s is ,   wh ich   aim   to   ex p l o r th d ataset’ s   ch ar ac ter is tics   th o r o u g h ly .   Nex t,  ess en ti al  p r ep r o ce s s in g   s tep s   ar p er f o r m ed co m m it  m ess ag es  ar co m b in ed   with   th ass o ciate d   co d d if f er e n ce s ,   an d   tex d ata  ar e   tr an s f o r m ed   u s in g   t er m   f r eq u e n cy - i n v er s d o c u m en f r eq u e n cy   ( T F - I DF)   to k en izatio n .   O n ce   th e   tex tu al  d ata  h as  b ee n   p r ep ar e d ,   th e   d atas et  is   d iv id e d   in t o   tr ain in g   a n d   test in g   s u b s ets  to   en s u r e   r eliab le   ass es s m en t o f   m o d el  p er f o r m a n ce .   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         E xp lo r in g   th r ec u r r en t a n d   s eq u en tia l secu r ity  p a tch   d a ta   u s in g     ( F a la h   Mu h a mma d   A la m )   4163   Fo llo win g   d ata  p r ep ar atio n ,   v ar io u s   d ee p   lear n in g   a r ch ite ctu r es  n am ely   R NN,   L STM ,   GR U,   an d   Bi - L STM   ar d ev elo p ed   an d   f in e - tu n e d   th r o u g h   h y p e r p ar a m eter   o p t im izatio n   to   ac h iev e   s u p er io r   ac cu r ac y .   Af ter   id en tify in g   th o p tim al  c o n f ig u r atio n s ,   ea ch   m o d el  is   tr ain ed   an d   ev alu ated   u s in g   a p p r o p r iate  m etr ics  t o   g au g its   p r ed ictiv ca p ab ilit ies.  T h ev alu atio n   p h ase  h ig h lig h ts   th s tr en g th s   an d   wea k n ess es  o f   ev er y   m o d el,   s h ed d in g   lig h o n   th eir   r esp ec tiv ef f ec tiv en ess   in   h an d lin g   s eq u en tial  an d   r ep etitiv p atch   d ata.   T h is   co m p r eh e n s iv ap p r o ac h   u ltima tely   en h an ce s   s o f twar s ec u r ity   m an a g em en b y   en a b lin g   s wif an d   p r ec is e   d etec tio n   o f   s ec u r ity   p atch es.           Fig u r 1 .   T h p r o p o s ed   m u lti - s tag r esear ch   f r am ewo r k   f o r   s ec u r ity   p atch   class if icatio n       3 . 3 .   Da t a   c o llect io n   I n   th is   p ar t,  th d ataset  th at   was  u tili ze d   f o r   tr ain in g   an d   ass ess in g   d ee p   lear n in g   m o d els  f o r   s eq u en tial  s ec u r ity   p atch   ca t eg o r izatio n   is   d escr ib ed ,   with   an   em p h asis   o n   its   im p o r t an ce .   T h e   Su n L a b - cr ea ted   "Patch DB lar g e - s ca le  s ec u r ity   p atch   d ataset"  [ 1 7 ] ,   co n tain s   b o th   s ec u r ity   an d   n o n - s ec u r ity   p atch es  cu lled   f r o m   well - k n o wn   GitH u b   p r o jects  an d   th Natio n al  Vu ln er ab ilit y   Data b ase  ( NVD) .   p er f ec f i f o r   s eq u en tial  an d   tem p o r al  d ata   an aly s is ,   it  co llects  co m m it   an d   d if f   attr ib u tes  to g eth er   with   m u lti - lab els  ( "Sec u r ity an d   "No n - s ec u r it y ") .   T o   s tar g at h er in g   d ata,   w cr awle d   th NVD  an d   co m m o n   v u ln er a b ilit ies   an d   ex p o s u r es  ( C VE )   d atab a s es  f o r   d o cu m en te d   s ec u r ity   p atch es,  m ak in g   s u r e   to   i n clu d o n ly   v alid ated   p atch es.  B y   ad d in g   r ea l - wo r ld   p atch es  to   GitHu b   co m m its   an d   u s in g   o v er s am p lin g   tec h n i q u es  to   b alan ce   th e   q u an tity   o f   s ec u r ity   an d   n o n - s ec u r ity   ch a n g es,  we  wer e   ab le  to   ad d r ess   class   im b a lan ce   an d   p r o m o te   d iv er s ity .   b alan ce d ,   d iv er s i f ied ,   an d   h ig h - q u ality   d ataset  th at  is   wel l - s u ited   f o r   d ee p   lear n in g   ap p licatio n s   was  ac h iev ed   u s in g   th is   all - en co m p ass in g   m eth o d o lo g y .   I n   o r d er   to   ac h iev r eliab le  a n d   p r ec is s ec u r ity   p atch   ca teg o r izatio n ,   t h s tu d y   m ak es  u s o f   Patch DB   an d   t h ca p ab ilit ies  o f   d ee p   lea r n in g   m o d els  in clu d in g   R NN,   L STM ,   G R U,   an d   B i - L STM .   T h ese  m o d els  ex ce at  d etec tin g   p atter n s   an d   d e p en d en cies  in   s eq u en tial  d ata  o v er   t h lo n g   ter m .     3 . 4 .   P re pro ce s s ing   d a t a   Data   q u ality ,   co n s is ten cy ,   a n d   s u itab ilit y   f o r   s eq u en tial  d ee p   lear n in g   m o d els  wer g u ar an teed   th r o u g h   th o r o u g h   s eq u e n ce   o f   p r ep a r atio n   p r o ce s s es  th at  wer p er f o r m e d   o n   th d atase to   g et  it  r ea d y   f o r   m o d ellin g .   T h is   p r o ce s s   b eg a n   with   ex p lo r ato r y   d ata  an al y s is   ( E DA)   to   id en tify   d is tr i b u tio n s ,   tr en d s ,   an d   p o ten tial  an o m alies  in   th p atch   d ataset.   T h E DA  in clu d ed   class   im b alan ce   in s p ec tio n ,   to k en   f r e q u en c y   d is tr ib u tio n ,   a n d   s eq u en ce   le n g th   an aly s is   to   e n s u r c o m p ati b ilit y   with   s eq u en tial  m o d els.  Su b s eq u en tly ,   d ata  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 .   4 Au g u s t   20 25 :   4 1 6 0 - 4171   4164   clea n in g   a n d   p r e p ar atio n   s tep s   s u ch   as  h an d lin g   m is s in g   v al u es  an d   f o r m attin g   d ata  s tr u ctu r es  wer ap p lied   t o   en s u r th d ataset  m et  th i n p u t r eq u ir e m en ts   f o r   tim e - s er ies d ee p   lear n in g   alg o r ith m s .     3 . 4 . 1 .   E x plo ra t o ry   da t a   a na l y s is   ( E DA)   T h E DA   o f   th d ataset  r ev e als  s u b s tan tial  class   im b ala n ce   b etwe en   s ec u r ity   an d   n o n - s ec u r ity   p atch es,  wh ich   was  ad d r ess ed   b y   o v er s am p lin g   d u r in g   d ata  p r ep r o ce s s in g .   Sp ec if ically ,   th n u m b er   o f   n o n - s ec u r ity   p atch es  s ig n if ican tly   o u tn u m b er ed   t h s ec u r ity   p atch es,   wh ich   co u ld   lea d   to   m o d el  b ias  if   lef t   u n h an d led .   T h is   im b alan ce   ca n   b e   s ee n   clea r ly   in   Fig u r 2 ,   wh er th b ar   c h ar t h ig h lig h ts   th d if f e r in g   c o u n ts   b etwe en   th ese  two   p atch   ty p es.   Fig u r 2   also   in clu d es  p ie  ch ar th at  illu s tr ates  h o 8 8 . 6 %   o f   th p atch es  ar co n s id er ed   wild ,   wh ile  1 1 . 4 %   co m e   f r o m   t h c o m m o n   v u ln er ab ilit ies  an d   ex p o s u r es  d atab ase.   T h ese  v is u al  r ep r esen tatio n s   n o t   o n ly   s h o wca s th d ataset's  d iv er s ity   b u t   also   u n d er s co r e   th im p o r ta n ce   o f   b alan cin g   s tr a teg ies  f o r   im p r o v ed   class if icatio n   p er f o r m a n ce .   B y   r ec o g n izin g   an d   co r r ec tin g   t h d o m in an ce   o f   wild   p atc h es  at  th is   ea r ly   s tag e,   th s u b s eq u e n s tep s   o f   d ata   p r ep ar atio n   an d   d ee p   lear n in g   m o d el  d e v elo p m e n wer e   b etter   p o s itio n ed   to   ac h iev r o b u s t a n d   ac c u r ate  s e cu r ity   p atch   class if icatio n .             Fig u r 2 .   Par t o f   th E DA,   wit h   p ie  ch a r t sh o win g   t h p atc h   ty p s p r ea d   an d   b ar   ch ar t c o m p ar in g   s ec u r ity   an d   n o n - s ec u r ity   p atch es       3 . 4 . 2 .   Da t a   c lea nin g     th o r o u g h   d ata  clea n i n g   p r o ce s s   was  ca r r ied   o u t o   p r eser v th d ataset' s   co n s is ten cy ,   r eliab ilit y ,   an d   in te g r ity ,   m ak in g   it  a p p r o p r iate  f o r   d ee p   lear n i n g   m o d els.  T o   elim in ate  u n n ec ess ar y   r e p etitio n ,   we   elim in ated   d u p licate  en tr ies  a n d   c o m b in e d   tex t   f ield s   lik e   c o m m it  m ess ag es  an d   co d d if f s   in to   o n e   s tan d ar d   s ty le  [ 4 ] u p   o r d er   to   f ill  u p   a n y   g a p s   o r   m is s in g   d ata,   we   ch ec k ed   with   o th er   r eso u r ce s ,   s u ch   as  th e   NVD  an d   GitHu b   [ 1 7 ] h ig h - q u ality   d ataset  th at  r ed u ce d   b iases   an d   en h an ce d   th m o d els'   r eliab ilit y   d u r in g   tr ain in g   an d   ev al u atio n   was  p r o d u c ed   b y   m eticu lo u s ly   r ev iew in g   ea ch   item   to   g u ar a n te u n iq u en ess   an d   co m p leten ess .     3 . 4 . 3 .   L a bel  e nco din g   I was  cr itical  to   tr an s f o r m   t h ca teg o r ical  la b els  in to   a   n u m er ical  f o r m at  th at  th e   alg o r ith m s   co u ld   in ter p r et  s u cc ess f u lly   in   o r d er   to   p r ep ar th d ataset  f o r   d ee p   lear n in g   m o d els.  "Sec u r ity a n d   "No n - s ec u r ity "   ar ex am p les  o f   te x tu al  lab els  th at  wer co n v e r ted   in to   n u m e r ical  v alu es  ( e. g . ,   1   an d   0 )   b y   l ab el  en co d in g   [ 4 ] .   B ec au s o f   th is   ch an g e,   th m o d els  wer ab le  to   tr ain   a p p r o p r iately   o n   th e   ca teg o r ies,  wh i ch   al lo wed   th em   t o   d is co v er   u s ef u l   lin k s   an d   p atte r n s   in   th d ata.   Ach iev in g   r eli ab le  p r ed ictio n s   an d   a   s m o o th   d ataset  in teg r atio n   with   d ee p   lear n in g   f r a m ewo r k s   r elied   h ea v ily   o n   th lab el  e n co d in g   p r o ce s s .     3 . 4 . 4 .   T o k eniza t io n a nd   v ec t o riz a t io n   T h tr an s f o r m atio n   o f   r aw   tex in to   n u m e r ical  r e p r esen tatio n s   was  cr u cial  f o r   th d ee p   lear n in g   m o d els  to   ef f icien tly   p r o ce s s   tex tu al  d ata.   T er m   f r eq u en cy - in v er s d o c u m en f r e q u en cy   (TF - I DF)   v ec to r izatio n   an d   to k e n izatio n   allo wed   u s   to   ac h iev e   th is .   Fi r s t,  th c o m b in e d   tex t   f i eld s ,   i n clu d in g   co d d if f s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E xp lo r in g   th r ec u r r en t a n d   s eq u en tia l secu r ity  p a tch   d a ta   u s in g     ( F a la h   Mu h a mma d   A la m )   4165   an d   co m m it m ess ag es,  wer to k en ized   to   m a k th em   ea s ier   t o   wo r k   with   [ 4 ] T o   m ak th e m   u s ab le  as in p u t to   th m o d el,   th ese  to k en s   wer e   co n v er ted   in t o   n u m e r ical  v ec to r s   with   p r ed eter m in ed   a m o u n o f   f ea tu r es.   T o k en izatio n   a n d   v ec to r izatio n   p r eser v ed   th r ele v an ce   o f   ter m s   b ased   o n   th eir   f r eq u en cy   an d   u n i q u en ess   with in   th e   d ataset,   im p r o v in g   th tex t   d ata  f o r m at   f o r   d ee p   l ea r n in g   ap p licatio n s .   T h is   allo wed   th e   m o d els   to   tr ain   an d   p r ed ict  well  [ 1 8 ] .     3 . 4 . 5 .   Da t a   Sp litt ing   Sep ar atin g   th d ataset  in to   s u b s ets  f o r   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test in g   was  cr u cial  to   p r o v id a   s tr o n g   an d   im p ar tial  ass ess m e n o f   th m o d els.  Stra tifie d   s am p lin g   was  u s ed   to   en s u r th at  th "Sec u r ity an d   "No n - s ec u r ity ca teg o r ies  wer e v en ly   d is tr ib u ted   t h r o u g h o u all  s u b s ets  o f   th e   d ataset,   wh ich   was  th e n   d iv id ed   in to   th r ee   p ar ts : 7 0 % f o r   tr ain in g ,   1 5 % f o r   v alid atio n ,   an d   1 5 % f o r   test in g   [ 3 ] T h is   m eth o d   p r e v en ted   o v er f itti n g   d u r in g   tr ain in g   wh ile  s till   p r o v id in g   th e   m o d els  with   en o u g h   d ata  f o r   lear n in g .   s ep ar ate  m etr ic   f o r   th m o d el' s   ef f icac y   wa s   s u p p lied   b y   th test   s et,   wh ich   allo wed   f o r   h y p er p ar am eter   tu n in g   an d   p er f o r m an ce   m o n ito r in g   in   t h v alid atio n   s et.   T h e v alu atio n   p r o ce s s   co n s is ten tly   ev alu ated   th m o d els'  ca p ac ity   to   g e n er alize   to   u n k n o wn   d ata  b y   u tili zin g   th is   s tr u ctu r ed   s p litt in g   s tr ateg y   [ 1 2 ] .     3 . 4 . 6 .   Def ine  m o del ( RNN,   L ST M ,   G RU,   B I - L S T M )   W d ev elo p ed   an d   d ep l o y ed   f o u r   d ee p   lear n in g   ar ch itectu r e s   R NN,   L STM ,   G R U,   an d   B i - L STM   to   ef f icien tly   h an d le  an d   ca teg o r ize   s eq u en tial  s ec u r ity   p atch   d ata.   I n   o r d e r   to   ca p tu r e   t h s em an tic  lin k s   b etwe en   wo r d s ,   ea ch   m o d el  d esig n   s tar ted   with   a n   em b e d d in g   lay er   t h at  tu r n ed   in p u t   to k en s   in t o   d e n s v ec to r s   [ 1 8 ] Ad a p ted   to   th s p ec if ics  o f   ea ch   m o d el,   th f o llo win g   r ec u r r e n lay er s   we r b u ilt  u p o n   th ese  em b ed d in g s .   T o   h a n d le   lo n g - ter m   d e p en d e n cies,  th e   L ST m o d el   m ad e   u s o f   its   g atin g   m ec h an is m s ,   wh er ea s   th R NN  m o d el  lear n s eq u en tial  d ep en d en cie s   u s in g   Simp leR NN  lay er   [ 8 ] GR lay er   was   u s ed   b y   th c o m p u tatio n ally   ef f icien GR m o d el  [ 1 5 ] wh ile  B id ir ec tio n al  L STM   lay er   was  u s ed   b y   th e   b id ir ec tio n ally   e f f icien B i - L STM   m o d el  [ 7 ]   to   p r o ce s s   d ata   in   b o th   d ir ec tio n s .   Pro b a b ilit y   s co r es  f o r   b in a r y   class if icatio n   wer g en er ated   u s in g   d e n s o u t p u lay e r   u s in g   s ig m o i d   ac tiv atio n   f u n c tio n .   Fo r   ac c u r ate  p r ed ictio n s   an d   ef f icie n lear n in g ,   all  m o d els  wer f in e - tu n ed   with   th e   Ad am   o p tim izer   an d   b u ilt  with   th e   b in ar y   cr o s s - en tr o p y   lo s s   f u n c tio n .   T h m o d els we r ab le  to   ac cu r ately   class if y   s ec u r ity   p atch   d ata  b ec au s o f   th ar ch itectu r al  d esig n ' s   em p h asi s   o n   s eq u en tial a n d   tem p o r al  p atter n s .     3 . 5 .   H y perpa ra m et er   t uning   T o   m ax im ize   th ef f icien c y   o f   d ee p   lear n in g   m o d el,   h y p er p ar am eter   tu n in g   is   an   ess en ti al  p r o ce s s   f o r   d eter m in in g   t h b est  p o s s ib le  p ar am eter   s ettin g s .   Usi n g   an   Op t u n a - b ased   ap p r o ac h   s tate - of - th e - a r o p tim izatio n   f r am ewo r k ,   we   m eth o d ically   i n v esti g ated   s ev er al  h y p er p ar a m eter   c o m b in at io n s   in   th is   s tu d y .   Op tu n f in d s   th b est  s ettin g s   b y   i n tellig en tly   s am p lin g   s etu p s ,   as  o p p o s ed   to   g r i d   s ea r c h ,   wh ich   ev alu ates  ev er y   p o ten tial  p ar am eter   v alu ex h au s tiv ely   [ 1 2 ] T h s tu d y ' s   cr itical  h y p er p ar am eter s   wer th f o llo win g :   lear n in g   r ate,   b atc h   s ize,   ep o c h s ,   n u m b er   o f   lay e r s ,   n u m b er   o f   u n its   in   r ec u r r en la y er s ,   an d   n u m b er   o f   la y er s   o v er all.   Mo d el  ac cu r ac y ,   r e ca ll,  p r ec is io n ,   F1 - s co r e,   a n d   AUC - R OC   wer all  m ax im ized   u s in g   t h is   p r o ce d u r e.   R esear ch   h as  s h o wn   th at  h y p e r p ar am eter   twea k in g   h as  m ajo r   ef f ec o n   th ac cu r ac y   a n d   co m p u tatio n al   ef f icien c y   o f   m o d els,  am o n g   o th er   th in g s   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] T o   d eter m i n th ef f icac y   o f   ea ch   co llectio n   o f   h y p e r p ar am eter s ,   m o d els  wer test ed   with   a   v alid atio n   s u b s et.   C o n s is ten an d   v er y   ac cu r ate   m o d el  class if icatio n   o f   s eq u e n tial  s ec u r ity   p atch   d ata  was  ac h iev ed   as  c o n s eq u e n ce   o f   th is   r ig o r o u s   tu n in g   p r o ce d u r e.     3 . 6 .   T ra ini ng   m o dels   I n   d ee p   lear n in g   ap p licatio n s   with   s eq u en tial  d ata,   p r o p e r   m o d el  tr ain in g   is   cr u cial  f o r   ac h iev in g   o p tim al  p er f o r m a n ce   wh ile  m in im izin g   o v e r f itti n g .   Her e ,   w o p tim ized   R NN,   L STM ,   G R U,   an d   B i - L ST m o d els  u s in g   s tate - of - th e - ar tr ain in g   m eth o d s .   B ec au s o f   its   ca p ac ity   to   d y n am ically   a d ju s lear n in g   r ates   an d   ex p ed ite  co n v er g e n ce ,   th e   Ad am   o p tim izer   is   well - k n o wn   f o r   its   ef f icien c y   in   d ee p   l ea r n in g   task s ,   an d   it   was  u s ed   to   tr ain   all  o f   th e   m o d els  [ 2 1 ] T h r o u g h o u th e   tr ain in g   p r o ce s s ,   th m o d el's  p er f o r m a n ce   was  co n s tan tly   tr ac k ed   o n   v alid atio n   s et  u s in g   d ef in ed   n u m b er   o f   ep o c h s .   E ar ly   s to p p i n g   was  u s ed   to   en d   tr ain in g   wh e n   v alid atio n   p er f o r m an ce   d id   n o t   s h o a n y   a d d itio n al  im p r o v em en t;  th is   was  d o n e   to   f u r th er   im p r o v g en er aliza b ilit y   an d   p r ev en o v er f itti n g   [ 2 2 ] B y   u s in g   th is   ap p r o ac h ,   we  co u ld   b ce r tain   th at  o u r   m o d els  wo u ld   r eliab ly   d etec i m p o r tan t   p atter n s   in   o u r   tr ain i n g   d ata   an d   co n tin u to   p er f o r m   ad m ir a b ly   wh e n   p r esen ted   with   n ew,   u n k n o wn   test   d ata  [ 2 3 ] Ou r   m o d els  f o r   ca teg o r izin g   s ec u r ity   p atch   d ata  h av e   p r o v en   to   b r eliab le  an d   ef f ec tiv b y   u s in g   th ese  tr ain in g   p r o ce d u r es.     3 . 7 .   E v a lua t io m et rics   T o   p r o p e r ly   ev alu ate  d ee p   le ar n in g   m o d els'   s u cc ess   in   id en tify in g   s ec u r ity   f ix es,  it  is   cr u cial  to   ch o o s ap p r o p r iate  ass ess m en m e asu r es.  T h is   s tu d y   th o r o u g h ly   ev alu ate d   th ef f icac y   o f   th m o d el  b y   u s in g   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 .   4 Au g u s t   20 25 :   4 1 6 0 - 4171   4166   co m b in atio n   o f   g en e r ally   r ec o g n ized   ca te g o r izatio n   m e asu r es.  Pre cisi o n   m ea s u r es  th d ep e n d ab ilit y   o f   p o s itiv p r ed ictio n s ,   r e ca ll  ev alu ates  th ab ilit y   to   id en tify   tr u p o s itiv es,   F1 - s co r s tr ik es   b alan ce   b etwe en   r ec all  an d   p r ec is io n ,   a n d   AU C - R O C   m ea s u r es  th m o d el's  ca p ac ity   to   d is tin g u is h   b et wee n   class es  ac r o s s   d if f er en th r esh o ld s   [ 2 4 ] Ac cu r ac y   is   u s ed   f o r   g en er al  p er f o r m a n ce   ass ess m en t.  All  o f   th ese  m ea s u r es  wo r k ed   to g eth e r   to   p r o v id e   a   t h o r o u g h   ass ess m en t,  s h o win g   h o ef f ec tiv ely   ea c h   m o d el   d ea lt  with   s eq u en tial   s ec u r ity   p atc h   d ata  a n d   wh e r it f ell  s h o r t.     3 . 7 . 1 .   Co nfusi o m a t rix     C las s if icatio n   m o d el  p er f o r m an ce   ca n   b b etter   u n d er s to o d   with   th h elp   o f   to o ls   th at  r ev ea th eir   p r ed ictio n s   in   g r ea d etail.   Fo r   ex am p le,   th co n f u s io n   m atr i x   class if ies  f o r ec asts   a s   eith er   tr u p o s itiv e   ( T P),   tr u n eg ativ e   ( T N) ,   f alse  p o s itiv ( FP ) ,   o r   f alse  n e g ativ e   ( FN) .   T h e   m o d el' s   p r ed icte d   ac cu r ac y   ca n   b e   th o r o u g h ly   ev al u ated   th an k s   t o   th is   b r ea k d o wn   [ 9 ] T h co n f u s io n   m atr ix   is   u s ef u to o f o r   id en tify in g   th m o d el' s   s tr en g th s   an d   wea k n e s s es,  s u ch   a s   it s   p o s itiv an d   n eg ativ in s tan ce   class if icatio n   ac cu r ac y   a n d   th e   ex ten to   wh ich   it  m is class if ies  d ata  [ 1 0 ] An   o v er v iew  o f   th e   co n f u s io n   m atr ix   s tr u ct u r is   p r o v id ed   in   T ab le  1 ,   wh ich   s h o ws  h o th m o d el' s   p er f o r m a n ce   is   ev alu ated   b y   co m p ar in g   p r e d ictio n s   with   ac tu al  o u tco m es.        T ab le  1 .   C o n f u s io n   m atr ix     P r e d i c t e d   p o si t i v e   P r e d i c t e d   n e g a t i v e   A c t u a l   p o si t i v e   Tr u e   p o si t i v e   ( TP)   F a l se   n e g a t i v e   ( F N )   A c t u a l   n e g a t i v e   F a l se   p o si t i v e   ( F P )   Tr u e   n e g a t i v e   ( TN )       3 . 7 . 2 .   Acc ura cy   p o p u lar   m etr ic,   ac cu r ac y   s h o ws  h o m an y   in s tan ce s   o u o f   th e   to tal  n u m b e r   o f   in s ta n ce s   in   th d ataset  wer p r o p er ly   p r ed icte d .   An   ea s y - to - u n d er s tan d   o v er v iew  o f   th m o d el' s   p er f o r m a n ce   is   p r o v id ed   b y   it  [ 1 6 ] B u it  m ig h b d ec ei v in g   in   d atasets   wh er th er is   lar g d is p ar ity   ac r o s s   clas s es  [ 2 5 ] Acc u r ac y   r is k s   g iv in g   a n   ex a g g er ate d   p ictu r o f   th m o d el' s   ef f icac y   wh en   o n class   is   s u b s tan tially   m o r e   n u m er o u s   th an   th o th er   [ 2 6 ] E q u atio n   ( 1 )   s h o ws  th f o r m u la  f o r   c alcu latin g   ac cu r ac y ,   wh e r T an d   T ar th n u m b er   o f   c o r r ec tly   ca te g o r iz ed   in s tan ce s   an d   to tal  in s tan ce s   ar th to tal  d ata  s ize:     A c c ura c y =     +     T o t a l   I n st a n c e s   ( 1 )     3 . 7 . 3 .   P re cisi o n   An   im p o r ta n m ea s u r e   f o r   ass ess in g   th ac cu r ac y   o f   m o d e is   its   p r ec is io n ,   wh ich   is   d e f i n ed   as  th p er ce n tag e   o f   co r r ec p r ed icti o n s   r elativ e   to   t h to tal   n u m b er   o f   co r r ec p r ed ictio n s .   I n   c o n tex ts   wh er e   f alse  p o s itiv es  h av s u b s tan tial  im p licatio n s ,   lik m ed ical  d iag n o s is   o r   f r au d   d etec tio n ,   h ig h   p r ec is io n   r ep r esen ts   lo f alse p o s itiv r ate,   wh ic h   is   esp ec ially   cr u cial  [ 2 7 ] I n   u n b alan ce d   d ata s ets,  wh er th f alse p o s itiv co s t   co u ld   e x ce ed   t h f alse  n eg ativ co s t,  th is   s tatis tic  b ec o m es  e v en   m o r im p o r tan t   [ 1 0 ] .   Pre cisen ess   g u ar an tees  m ea n in g f u an d   d e p en d a b le  m o d el  p r e d ictio n s ,   esp ec ially   in   h ig h - s tak es  ap p licatio n s ,   b y   f o cu s in g   on  r ed u cin g   th e   n u m b er   o f   f alse  p o s itiv es.  T h e   f o r m u la  f o r   ca l c u latin g   p r ec is io n   is   g iv en   b y   ( 2 ) ,   wh ic h   d iv id es   th to tal  n u m b er   o f   tr u p o s itiv es ( T P)  b y   th e   s u m   o f   all  tr u e   p o s itiv es a n d   f alse p o s itiv es ( FP )         =             +            ( 2 )     3 . 7 . 4 .   Rec a ll   T h s en s itiv ity   o r   r ec all  o f   a   m o d el  is   d e f in ed   as  th p er ce n tag o f   co r r ec p r ed ictio n s   r e lativ to   th to tal  n u m b er   o f   co r r ec p r ed ic tio n s .   I f   th m o d el  h as  h ig h   r ec all,   it  m ea n s   i s u cc es s f u lly   id en tifie s   lar g e   p er ce n tag e   o f   t r u p o s itiv es.  T h is   is   esp ec ially   im p o r ta n in   m ed ical   s cr ee n in g   an d   s ec u r ity   ap p licatio n s   wh er f alse  p o s itiv es  ca n   h av s er io u s   im p licatio n s   [ 2 8 ] I n   illn ess   d iag n o s is ,   f o r   in s tan c e,   h ig h   r ec all  r ate  g u ar an tees  th d etec tio n   o f   th m ajo r ity   o f   ca s es,  n o twith s ta n d i n g   th p o s s ib ilit y   o f   s o m f alse  p o s itiv es  [ 1 1 ] R ec all,   wh ich   s h o ws  h o well   th m o d el  id en tifie s   th e   m in o r ity   class   wh ich   is   f r eq u e n tly   m o r im p o r tan is   a   cr u cial  p ar am eter   to   co n s id er   wh en   wo r k in g   with   ex tr em ely   im b alan ce d   d atasets   [ 2 6 ] T o   f in d   th r ec all,   we  d iv id th to tal  n u m b er   o f   tr u p o s itiv es  ( T P)  b y   th to tal  n u m b er   o f   tr u n eg ativ es  ( FN)   u s in g   th f o r m u la   g iv en   in   ( 3 )         =           +          ( 3 )   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         E xp lo r in g   th r ec u r r en t a n d   s eq u en tia l secu r ity  p a tch   d a ta   u s in g     ( F a la h   Mu h a mma d   A la m )   4167   3 . 7 . 5 .   F1 - s co re     An   im p o r ta n m etr ic  f o r   b alan cin g   r ec all  a n d   p r ec is io n   is   th F1 - s co r e,   wh ic h   is   th h ar m o n ic  m ea n   o f   th two .   I o f f e r s   s in g le  m etr ic  th at  ca p tu r es  th ac cu r ac y   o f   p o s itiv p r ed ictio n s   ( p r ec is io n )   an d   th co m p leten ess   o f   th m o d el s   p o s itiv d etec tio n s   ( r ec all)   two   im p o r tan m etr ics  in   d ata s et  with   an   u n ev en   class   d is tr ib u tio n   [ 2 9 ] I n   ca s e s   wh en   o n g r o u p   is   g r o s s ly   u n d er - r e p r esen ted ,   th is   s tatis tic  b ec o m es  cr u cial   in   p r ev en tin g   an   o v er em p h asis   o n   eith er   r ec all  o r   p r ec is io n   [ 3 0 ] Fo r   a   th o r o u g h   e v alu ati o n   o f   th e   m o d el' s   p er f o r m an ce ,   th F1 - s co r is   wid ely   em p lo y ed   i n   class if icat io n   an d   in f o r m atio n   r etr iev al  t ask s   to   m ea s u r th tr ad e - o f f   b etwe en   r ec all   an d   p r ec is io n .   Usi n g   co m b in atio n   o f   r ec all   an d   p r ec is io n ,   t h F1 - s co r is   ca lcu late d   ac co r d in g   to   ( 4 ) :     1    =   2   ×     ×      +      ( 4 )     3 . 7 . 6 .   Are a   un der  t he  RO c urv ( AUC - RO C)   On im p o r tan m ea s u r f o r   a s s es s in g   m o d el' s   c lass   d i s cr im in atio n   ca p ab ilit ies  is   th AUC - R O C .   T h R OC   cu r v g iv es  co m p lete  p ictu r o f   th m o d el' s   p er f o r m a n ce   ac r o s s   all  class if i ca tio n   th r esh o ld s   b y   p lo ttin g   th e   tr u e   p o s itiv r ate  ( T PR )   v er s u s   th f alse  p o s itiv r ate  ( FP R )   at  d if f er en t   th r esh o ld   s ettin g s   [ 9 ] B y   r ef lectin g   th p r o b ab ilit y   th at  th m o d el  r ates  r an d o m ly   s elec ted   p o s itiv in s tan ce   h ig h er   th an   r an d o m ly   ch o s en   n eg ativ o n e,   a   b ig g e r   ar ea   u n d e r   th e   cu r v e   ( AUC)  s ig n if ies  b etter   p e r f o r m an ce ,   wh ich   is   a   m ea s u r o f   s ep ar ab ilit y   [ 3 1 ] I n   ca s es  wh er th d ataset  is   n o e v en l y   d is tr ib u ted ,   t h is   s tatis tic  b ec o m es  in v alu ab le,   as  a cc u r ac y   alo n ca n   d is to r t th p ictu r o f   h o well  m o d el  is   d o in g   [ 3 2 ] .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Ou r   s tu d y ' s   f in d in g s   b r ea k   d o wn   ea ch   m o d el' s   tr ain in g   an d   v alid atio n   p r o ce d u r es  in   g r ea d etail.   Alo n g   with   h y p er p ar am eter   a d ju s tm en an d   p er f o r m an ce   g r ap h s ,   we  also   p r o v id d is cu s s i o n   an d   co m p ar ativ e   an aly s is   u s in g   ev al u atio n   m e asu r es.  Fu r th er m o r e,   we  p r esen ca s e   s tu d y   th at  illu s tr a tes  h o th e   test ed   m o d els we r ap p lied   in   p r ac tic al  s itu atio n s   an d   g o   o v er   t h r e s u lts .     4 . 1 .   H y perpa ra m et er   t un ing   re s u lt   T ab le  2   s h o ws  th o u tco m es  o f   h y p er p ar a m eter   tu n in g   f o r   o u r   R NN,   L STM ,   GR U,   an d   B i - L STM   d ee p   lear n in g   m o d els  ass ess e d   ac r o s s   s ev er al  co n f ig u r atio n s .   Du r in g   th e   m o d el   cr ea tio n   p r o ce s s ,   th e   ch o s en   h y p er p ar am eter s ,   s u ch   as  em b ed d in g   s ize,   n u m b er   o f   u n it s ,   an d   lear n in g   r ate,   ar e   d is p lay ed   in   ea ch   r o w.   T h ese  s ettin g s   will  b u s ed   t o   ac h iev o p tim al  p er f o r m an ce .   T h L STM   m o d el  attain e d   s co r o f   0 . 6 6 9 4   with   an   e m b ed d in g   s ize  o f   1 2 5 ,   2 4 6   u n its ,   an d   lea r n in g   r a te  o f   0 . 0 0 2 4 3 6 0 0 ,   in   co n tr ast  t o   th e   R NN  m o d el' s   0 . 6 3 0 7 ,   wh ich   was  p r o d u ce d   b y   an   em b ed d in g   s ize  o f   1 4 6 ,   7 4   u n its   an d   lear n in g   r ate  o f   0 . 0 0 0 1 5 7 3 0 .   W ith   1 2 0   em b ed d in g s ,   7 5   u n its ,   a n d   lear n in g   r ate  o f   0 . 0 0 2 8 2 0 0 0 ,   t h GR m o d el   ac h iev e d   an   im p r ess iv s co r e   o f   0 . 6 7 6 2 ,   s u r p ass in g   all  o f   it s   co m p etito r s .   W ith   2 8 9 , 2 5 4   u n its   o f   em b e d d in g   s ize  an d   0 . 0 0 0 1 8 6 2 0   u n its   o f   lear n in g   r ate,   th B i - L STM   m o d el  ac h iev ed   s co r o f   0 . 6 6 9 7 .   T h ese  r esu lts   h ig h lig h th n ee d   o f   cu s to m izin g   th h y p er p a r am eter   s ettin g s   f o r   ev er y   m o d el  to   g et  th b est  o u tco m e s .   Hy p er p ar am eter   co m b in atio n s   in clu d in g   em b e d d in g   s ize  an d   lear n in g   r ate  ca n   d r am atica lly   af f ec t th ef f ica cy   an d   p r ec is io n   o f   d ee p   lear n in g   m o d els,  as  d e m o n s tr ated   b y   th GR m o d el' s   o u tp er f o r m an ce .   Fo r   ta s k s   in v o lv in g   t h class if icatio n   o f   s ec u r ity   p atc h es  in   s eq u e n tial  an d   r ec u r r e n d ata,   it  is   p ar ticu lar l y   im p o r tan to   tu n e   an d   ca r ef u lly   im p lem e n t th ese  p ar am eter s   d u r in g   th m o d el - b u ild in g   p r o ce s s .       T ab le  2 .   Hy p er p ar a m eter   tu n i n g   b est  r esu lt   M o d e l   Tr i a l   Emb e d d i n g   U n i t s   Le a r n i n g   r a t e   V a l u e   ( S c o r e )   R N N   6   1 4 6   74   0 . 0 0 0 1 5 7 3 0   0 . 6 3 0 7   LSTM   2   1 2 5   2 4 6   0 . 0 0 2 4 3 6 0 0   0 . 6 6 9 4   G R U   15   1 2 0   75   0 . 0 0 2 8 2 0 0 0   0 . 6 7 6 2   Bi - LST M   8   2 8 9   2 5 4   0 . 0 0 0 1 8 6 2 0   0 . 6 6 9 7       4 . 2 .   E v a lua t io m et rics   T ab le  3   d em o n s tr ates  th at  w h ile  o th er   m o d els  h av lo wer   f alse  n eg ativ r ates,  th R NN  m o d el  ( D ef au lt )   h as  m o r e   ev en   p er f o r m an ce .   W ith   th h elp   o f   a d ju s tm en t,  th e   R NN  m o d el  b ec o m es  m o r ef f icien t,  lead in g   to   f ewe r   f al s n eg ativ es.  W h ile  th L STM   m o d el  ( D ef a u lt )   p r o d u ce s   m o r f alse   p o s itiv es  o v er all,   it   m ain tain s   a   r ea s o n ab le  r atio   o f   f alse  n eg ativ es  to   tr u p o s itiv es.  T h e   tu n ed   L STM   m o d el   d em o n s tr ates  an   im p r o v em e n t   in   r ec all  b y   m ar g in ally   r e d u c in g   th e   am o u n t   o f   f alse  n eg ati v es.  T h e   m o d if ied   v er s io n   o f   th GR m o d el  s ig n if ican tly   r ed u ce s   f alse  n eg ati v es,  m ak in g   it  o n o f   th e   m o r b alan ce d   m o d els,   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 .   4 Au g u s t   20 25 :   4 1 6 0 - 4171   4168   an d   th m o d el  as  wh o le  s h o ws  g r ea p er f o r m an ce .   As  r esu lt  o f   b alan cin g   s p ec if icity   an d   s en s itiv ity ,   th Bi - L STM   m o d el  ( D ef a u lt )   p r o d u ce s   th e   m o s f alse  p o s itiv es.  Alth o u g h   th e   B i - L STM   m o d el  h as  i m p r o v ed   ac cu r ac y   af ter   tu n in g ,   it st ill p r o d u ce s   s ig n if ica n t a m o u n t o f   f alse n eg ativ es.       T ab le  3 .   Mo d el  p er f o r m a n ce   m etr ics   M o d e l   Tr u e   p o si t i v e   F a l se   p o si t i v e   Tr u e   n e g a t i v e   F a l se   n e g a t i v e   A c c u r a c y   R e c a l l   P r e c i s i o n   F1 - s c o r e   R N N   ( D e f a u l t )   8 9 2   6 2 0   2 9 5 9   9 0 2   0 . 7 1 6 7 3 2   0 . 4 9 7 2 1 3   0 . 5 8 9 9 4 7   0 . 5 3 9 6 2 5   R N N   ( Tu n e d )   1 0 9 0   6 3 0   2 9 4 9   7 0 4   0 . 7 5 1 7 2 2   0 . 6 0 7 5 8 1   0 . 6 3 3 7 2 1   0 . 6 2 0 3 7 6   LSTM   ( D e f a u l t )   1 1 0 4   6 9 6   2 8 8 3   6 9 0   0 . 7 4 2 0 4 4   0 . 6 1 5 3 8 5   0 . 6 1 3 3 3 3   0 . 6 1 4 3 5 7   LSTM   ( Tu n e d )   1 1 1 6   6 6 2   2 9 1 7   6 7 8   0 . 7 5 0 6 0 5   0 . 6 2 2 0 7 4   0 . 6 2 7 6 7 2   0 . 6 2 4 8 6   G R U   ( D e f a u l t )   1 1 2 9   5 7 7   3 0 0 2   6 6 5   0 . 7 6 8 8 4 4   0 . 6 2 9 3 2   0 . 6 6 1 7 8 2   0 . 6 4 5 1 4 3   G R U   ( Tu n e d )   1 1 8 1   6 0 2   2 9 7 7   6 1 3   0 . 7 7 3 8 6 9   0 . 6 5 8 3 0 5   0 . 6 6 2 3 6 7   0 . 6 6 0 3 3   Bi - LST M   ( D e f a u l t )   1 1 4 9   7 1 8   2 8 6 1   6 4 5   0 . 7 4 6 3 2 4   0 . 6 4 0 4 6 8   0 . 6 1 5 4 2 6   0 . 6 2 7 6 9 7   Bi - LST M   ( T u n e d )   1 0 9 3   5 4 1   3 0 3 8   7 0 1   0 . 7 6 8 8 4 4   0 . 6 0 9 2 5 3   0 . 6 6 8 9 1 1   0 . 6 3 7 6 9       L o o k in g   at  it  an aly tically ,   th e   R NN  m o d el  m ay   m is s   r ea s ec u r ity   co n c er n s   b ec a u s to   i ts   d ef au lt   co n f ig u r atio n ' s   in cr ea s ed   f r e q u en cy   o f   f alse  n eg ativ es,  wh i ch   m ak es  it  less   s u cc ess f u in   s itu atio n s   wh er e   r ec all  is   cr itical.   W h en   it   i s   cr u cial  to   m in im ize   b o th   f alse  p o s itiv es  an d   f alse  n eg ativ es,  t h L STM   an d   GR m o d els  esp ec ially   in   th eir   tu n e d   v er s io n s   s tr ik s u p er io r   b a lan ce   b etwe en   r ec all  an d   p r ec i s io n .   Alth o u g h   th e   Bi - L STM   m o d el's  s p ec if icity   is   en h an ce d   af ter   tu n i n g ,   it  m ay   n o b ab le  to   d etec al p o s itiv ca s es   b ec au s to   its   r elativ ely   h ig h   f alse  n eg ativ r ate.   I f   r e d u cin g   f alse  n e g ativ es  is   m o r im p o r tan th a n   m in im izin g   f alse   p o s itiv es,  as  is   th ca s with   th B i - L STM ,   th en   th b est  m o d el  to   u s wo u ld   b th o n th at  b est  s u its   th ap p licatio n ' s   d em an d s .   T o   m a k s u r e   all  p o s s ib le  th r ea ts   ar id en tifie d   an d   h a n d led   p r o p er ly ,   f o r   ex am p le,   it   m ay   b m o r im p o r tan t to   m in im ize   f alse n eg ativ es in   s o f twar s ec u r ity .     4 . 3 .   RO   AUC  r esu lt   T u n in g   clea r ly   im p r o v es  ea ch   m o d el' s   AUC - R OC   p er f o r m an ce ,   as  s ee n   in   Fig u r e   3 .   I n   t h ca s o f   s eq u en tial  s ec u r ity   p atch   d ata,   th GR m o d el  co n s is ten tly   ea r n s   th g r ea test   AUC - R OC   s co r es,  wh eth er   in   its   d ef au lt  o r   c u s to m ized   v er s io n .   T h is   s u g g ests   th at  it  is   v er y   ca p a b le  o f   ef f icien tly   d is tin g u is h in g   b etwe en   class es.  T h R NN  m o d el's  p er f o r m a n ce   is   g r ea tly   im p r o v e d   b y   tu n in g ,   s h o wca s in g   its   i m p r o v e d   ca p ac ity   to   d etec im p o r tan p atter n s   in   th d ata  an d   d ec r ea s class if icatio n   m is tak es.  T u n in g   also   i m p r o v es  A UC - R OC   f o r   L STM   an d   B i - L STM   m o d els,  th o u g h   to   less er   e x ten th an   f o r   GR an d   R NN.   E s p ec ially   f o r   co m p licated   task s   with   r ec u r r en an d   s eq u en tial  d ata,   th ese  f in d in g s   s h o th at  h y p e r p ar a m eter   ad ju s tm en t   is   cr u cial  f o r   im p r o v in g   m o d el  p er f o r m a n ce .   T u n i n g   y ield s   v ar y in g   r esu lts   f o r   d if f er en t m o d e ls ,   h ig h lig h tin g   th e   n ee d   f o r   d ataset - s p ec if ic,   in d iv id u alize d   s tr ateg y .           Fig u r 3 .   B ar   ch a r t o f   R OC - AUC r esu lt   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         E xp lo r in g   th r ec u r r en t a n d   s eq u en tia l secu r ity  p a tch   d a ta   u s in g     ( F a la h   Mu h a mma d   A la m )   4169   4 . 4 .   Dis cu s s io n   W ith   h y p er p ar a m eter   ad ju s tm en in   p ar ticu la r ,   th e x p er im e n tal  f in d in g s   s h o th at  th G R m o d el  attain ed   th b est  ac cu r ac y   a n d   s h o wed   b alan ce d   p er f o r m an ce   ac r o s s   all  ev alu atio n   m ea s u r es,  in clu d in g   F1 - s co r e,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   ac cu r ac y .   T h is   in d icate s   th at  GR m o d el  is   well  s u ited   f o r   th is   class if icatio n   jo b   s in ce   it  is   v er y   g o o d   at  ca p tu r in g   th p atter n s   an d   tem p o r al  d ep en d en cies  th at  ar in h er en in   s eq u en tial   an d   r ec u r r en s ec u r ity   p atch   d ata.   T o   en s u r th at  m ajo r   s ec u r ity   v u ln er a b ilit ies  ar d is co v er ed   im m ed iately ,   GR Us ac cu r ately   d etec t tr en d s   ac r o s s   m an y   p atch es d ep lo y e d   o v er   tim b y   m o d ellin g   s u ch   tem p o r al  lin k ag es.   I is   cr itical  to   n o m is s   an y   s ec u r ity   r is k s ,   p ar ticu la r ly   r e cu r r en o n es,  a n d   th tu n ed   R NN  m o d el  s h o wn   co n s id er ab le  im p r o v em e n in   th is   ar ea ,   p ar ticu lar ly   in   lo wer in g   f alse  n eg ativ es.  On   th o t h er   s id e,   th L STM   an d   B i - L STM   m o d els  p r o d u ce d   m o r e   f alse  n eg ativ es d esp ite  k ee p in g   s p ec if icity   h i g h .   T h is   s u g g ests   th at  th ey   ar m o r ca u tio u s   an d   m a y   o v er lo o k   s o m e   s ec u r ity   u p d ate s ,   esp ec ially   th o s t h at  ar e   p a r o f   c o n s ec u tiv e   r elea s e.   T h is   co m p r o m is em p h asizes   th s ig n if ica n ce   o f   s elec tin g   m o d el  ac co r d in g   to   t h u n iq u p r o p e r ties   o f   th s ec u r ity   p atch   d ata  an d   th r eq u ir e m en ts   o f   t h ap p licatio n .   m o d el  lik as  th twe ak ed   GR U,   wh ich   p r o v id es  b alan ce d   way   to   ca p tu r b o th   s h o r t - ter m   an d   l o n g - ter m   d ata  d e p en d e n cies,  co u ld   b e   b etter   in   s itu atio n s   wh er th r ep er c u s s io n s   o f   m is s in g   p o s s ib le  d an g er   ar h ig h .   T h r esu lts   s h o th at  twea k in g   h y p er p ar am eter s   is   cr u cial  f o r   im p r o v in g   m o d el  p e r f o r m an c e,   esp ec ially   with   r ec u r r e n a n d   s eq u e n tial  d ata,   b ec au s all  m o d els  im p r o v ed   s i g n if ican tly .   T h er ar lo o f   r ea l - wo r ld   ap p licatio n s   f o r   th ese  f in e - tu n ed   m o d els  wh en   it  c o m es  to   id e n tify in g   s ec u r ity   p atch es.  On ar ea   w h er t h ey   co u ld   b e   u s ef u is   in   s o f twar e   s y s tem s ,   wh er th r elea s o r d er   an d   tim in g   o f   p atch es a r v er y   im p o r tan f o r   v u ln er ab ilit y   m an ag em e n t.       5.   CO NCLU SI O   Fin ally ,   th is   wo r k   s et  o u t o   u s d ee p   lear n in g   tech n iq u es  to   in v esti g ate  a n d   r eso lv is s u es  r elate d   to   s eq u en tial  an d   r ec u r r e n s ec u r ity   p atch   d ata.   T h r esear ch   s u cc ess f u lly   f o u n d   th b est  s u ited   d ee p   lear n in g   m o d els  f o r   th is   co m p licated   task   b y   ex ec u tin g   s er ies  o f   ca r ef u lly   p r ep ar ed   e x p er i m en ts .   T h ese  tr ials   in clu d ed   d etailed   h y p er p ar a m eter   tu n in g   an d   m o d el  ev al u atio n .   I n   ter m s   o f   ca p tu r i n g   co m p lex   tem p o r al  co r r elatio n s   with in   s ec u r ity   p atch   d ata  a n d   m ain tai n in g   b alan ce d   p e r f o r m an ce   ac r o s s   im p o r tan m e tr ics  in clu d in g   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e,   th GR m o d el  p r o v e d   to   b th m o s ef f ec tiv am o n g   th o s th at  wer ev alu ated .   B ec au s it  g u ar an tees  b o th   h ig h   s en s itiv ity   an d   s p ec if icity   tw o   q u alities   th at  ar e   cr itical  f o r   co r r ec tly   d etec tin g   an c ateg o r izin g   s ec u r ity   p atch es  th GR m o d el  is   e s p ec ially   u s ef u in   h an d lin g   s eq u en tial  an d   r ec u r r en d ata  d u to   its   b alan ce d   p er f o r m an ce .   T h tr ad e - o f f   b etwe en   m in im izin g   f alse  p o s itiv es  an d   av o id in g   t h o m is s io n   o f   ac tu al  th r ea ts   was  h ig h lig h ted   b y   m o d els  l ik L STM   an d   B i - L STM ,   wh ich   s h o wed   h ig h er   s p ec if icity   b u p r o d u ce d   m o r e   f alse  n eg ativ es,  ev en   th o u g h   th ey   co u ld   p r o ce s s   ex ten s iv tem p o r al  s eq u en ce s .   B ec au s v ar io u s   s ce n ar io s   m ay   p lace   p r em iu m   o n   d if f er en asp ec ts   o f   p er f o r m an ce ,   o u r   r esu lts   h ig h l ig h th e   n ee d   o f   ap p licatio n - s p ec if ic  m o d el  s elec tio n   a n d   h y p er p ar am ete r   ad ju s tm en t.  T h is   s tu d y   s h ed s   lig h o n   d ee p   lear n in g ' s   p o ten tial  in   cy b er s ec u r ity   b y   s o lv in g   th f u n d a m en tal  p r o b lem   o f   ca teg o r izin g   co m p licated ,   s eq u en tial  s ec u r ity   p atch   d ata.   Dep lo y in g   well - o p tim ized   d ee p   lear n in g   m o d els  ca n   g r ea tly   im p r o v e   s o f twar s y s tem   s ec u r ity   b y   m ak i n g   v u ln er a b ilit y   id e n tific atio n   an d   p atc h   m an ag em en p r o ce s s es  m o r ef f icien an d   less   r eq u ir in g   h u m an   in ter ac tio n .   T h is   h as  f a r - r ea ch in g   p r ac tical  r am if icatio n s .   A d d in g   m o r t y p es  o f   d ata  to   th d ataset,   p u ttin g   th ese  m o d els  th r o u g h   t h eir   p ac es  in   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s ,   an d   e x p lo r in g   h y b r id   m o d els  th at  d r aw  f r o m   d if f er en d ee p   lear n in g   ar ch itectu r es  s h o u ld   all   b g o als  o f   f u tu r s tu d ies.  I n   ad d itio n ,   b y   u tili zin g   ex t er n al  d ata  s o u r ce s   o r   in co r p o r atin g   c o n tex tu al   in f o r m atio n ,   a d v an ce d   f ea t u r en g i n ee r in g   tech n i q u es  ca n   en h an ce   t h ese  m o d els'  p er f o r m an ce   an d   ad ap tab ilit y .   T h is   m ea n s   th e y   ca n   b ap p lied   to   wid e r   r an g o f   cy b er s ec u r ity   c h allen g es.       ACK NO WL E DG M E N T S   T h a u th o r s   wo u l d   lik e   to   e x p r ess   th eir   s in ce r g r atitu d e   to   all  in d i v id u als  wh o   p r o v id e d   tech n ical   an d   ed ito r ial  s u p p o r t t h r o u g h o u t th is   r esear ch .       F UNDING   I NF O R M A T I O   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.