I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   15 ,   No .   2 A p r il   2 0 2 6 ,   p p .   1 2 1 9 ~ 1 2 3 5   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 2 . p p 1 2 1 9 - 1 2 3 5          1219     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   An ef ficien a ppr o a ch f o r cyber - a t t a ck det ec tion by   using   ma chine learning   a nd deep l ea rning  alg o rithms       Ya s ir  H us s ei n Sha k ir 1 ,   M a h m o ud   M o ha m ed  Abdelh a m ied 2 ,   E s ha Aziz   Awa dh   A L   M a nd ha ri 3   Ali A lk ha zr a j i 4 ,   Na g la a   M .   Reda 5, 6   1 D e p a r t me n t   o f   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   G r a d u a t e   S t u d i e s ,   U n i v e r s i t i   Te n a g a   N a s i o n a l ,   K a j a n g ,   M a l a y s i a   2 D e p a r t me n t   o f   D a t a   S c i e n c e   a n d   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   F a c u l t y   o f   I n f o r ma t i o n   Te c h n o l o g y ,   A l - A h l i y y a   A m ma n   U n i v e r s i t y ,     A mm a n ,   J o r d a n   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   G r a d u a t e   S c h o o l   o f   Te c h n o l o g y ,   A s i a   P a c i f i c   U n i v e r si t y   o f   Te c h n o l o g y   a n d   I n n o v a t i o n ,   K u a l a   L u m p u r ,   M a l a y si 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 ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e s,  L e b a n e s e   U n i v e r si t y ,   B e i r u t ,   Le b a n o n   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 ,   F a c u l t y   o f   C o m p u t e r s   a n d   I n f o r mat i o n   T e c h n o l o g y ,   T h e   F u t u r e   U n i v e r si t y   i n   Eg y p t ,   C a i r o ,   E g y p t   6 D e p a r t me n t   o f   M a t h e m a t i c s ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e ,   A i n   S h a ms U n i v e r si t y ,   C a i r o ,   E g y p t       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   May   5 2 0 2 5   R ev is ed   J an   5 2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   6 2 0 2 6       Th e   rise   o f   c y b e r - a tt a c k n e c e ss it a tes   in tru si o n   d e tec ti o n   sy ste m ( IDS)  th a t   p ro v id e   h ig h   d e tec ti o n   a c c u ra c y   a n d   c o m p u tati o n a l   e fficie n c y .   M o s e x isti n g   m a c h in e   le a rn in g   (M L)   a n d   d e e p   lea rn i n g   (DL)  a p p ro a c h e a re   c o m p lex ,   tak e   lo n g   train i n g   ti m e ,   lac k   tr a n sp a re n c y ,   a n d   a re   h a rd   t o   in t e rp re t.   To   a d d re ss   th e se   c h a ll e n g e s,  t h is  re s e a rc h   in tro d u c e a   n e m e ta - h e u risti c   IDS  o p ti m iza ti o n   fra m e wo rk   u sin g   th e   a rti ficia b e e   c o lo n y   (ABC) alg o r it h m .   We   d e v e lo p e d   two   h y b rid   m o d e ls,   KN N   +   Be e ,   wh ich   c o m b in e ABC  to   a u to m a te  fe a tu re   se lec ti o n   a n d   k - n e a re st  n e ig h b o rs  (KN N)   a lg o r i th m   fi n e - tu n i n g ,   a we ll   a g a ted   re c u rre n t   u n it   (G RU)   +   Be e ,   wh e re   ABC  o p ti m ize s   th e   G RU  n e two rk   a rc h it e c tu re   a n d   h y p e rp a ra m e ters .   By   lev e ra g i n g   sw a rm   in telli g e n c e ,   o u m o d e ls  imp r o v e   c las sifier  p e rfo rm a n c e   with o u t   c o m p le x   a rc h it e c tu re .   We   tes ted   th e   p re se n ted   m o d e ls   o n   NS L - KD D,  UN S W - NB1 5 ,   a n d   CIC - DD o S 2 0 1 9   b e n c h m a rk   d a tas e ts.  P e rfo rm a n c e   wa s e v a lu a ted   a g a in st   b o t h   c o n v e n ti o n a M L   a n d   so p h i stica ted   DL  b a se li n e s.  E x p e rime n tal  re su lt s   in d ica ted   t h a t h e   h y b ri d   KN N   +   Be e   a n d   th e   G RU   +   B e e   m o d e ls   c o n siste n tl y   su r p a ss e d   th e ir  re sp e c ti v e   b a se li n e   a n d   p e rf o rm   c o m p e ti ti v e ly   a g a in st  to p   m e th o d s.  Op ti m ize d   c o n stru c ts  re g istere d   h ig h   a c c u ra c y ,   F 1 - sc o re ,   a n d   M a tt h e ws   c o rre latio n   c o e fficie n t   (M CC) b e sid e re tain in g   g re a t   g e n e ra li z a b il it y   a c ro ss   v a ri o u a tt a c k   sc e n a rio s.  Ou p ro p o sa l   o ffe rs  a   re a so n a b le  c o m p ro m ise   b e twe e n   d e tec ti o n   p re c isio n   a n d   th rif ti n e s s,  m a k in g   it   a p p r o p riate   c h o ice   fo r   sc a lab le,  re a l - ti m e   c y b e d e fe n se   sy ste m s.   K ey w o r d s :   Attack   d etec tio n   B ee   alg o r ith m   C y b er s ec u r ity   Dee p   lear n in g   Gate d   r ec u r r e n t u n it   K - n ea r est n eig h b o r   alg o r ith m   Ma ch in lear n in g   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 :   Nag laa  M.   R ed a   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce ,   Facu lty   o f   C o m p u ter s   an d   I n f o r m atio n   T ec h n o lo g y   T h Fu tu r Un iv er s ity   in   E g y p   C air o ,   E g y p t   E m ail:  n ag laa. s ae ed @ f u e. ed u . eg       1.   I NT RO D UCT I O N   T h ex p o n e n tial  g r o wth   o f   th d ig ital  u n iv er s e   h as  o p en e d   u n p ar alleled   d o o r s   to   co m m u n icatio n ,     e - co m m er ce ,   an d   d ata - b ased   s er v ices.  Ho wev er ,   it  h as  b r o u g h in   cr itical  v u ln er ab i liti es  in   in tr u s io n   d etec tio n ,   ev asio n   o f   p h is h in g   attac k s ,   an d   ev asio n   o f   d en ia l - of - s er v ice  attac k s .   As  th cy b er   th r ea ts   b ec o m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   2 Ap r il   20 26 1 2 1 9 - 1 2 3 5   1220   h ig h ly   s o p h is ticated   an d   d y n am ic  in   n atu r e,   lim itatio n s   o f   tr a d itio n al  r u le - b ased   an d   o n e - d ataset - b ased   ap p r o ac h es a r b ec o m in g   a p p ar en t.    T h n ewe r   tech n o lo g ies  s u c h   as  ar tific ial  in tellig en ce   ( AI ) ,   m ac h in lear n in g   ( ML ) ,   an d   d ee p   lear n in g   ( DL )   h a v b ee n   h ig h ly   u tili ze d   to   tack le  th ese  p r o b lem s ,   b u s ca lab ilit y   p r o b l em s ,   ac r o s s - d ataset  g en er aliza tio n   an d   o p tim izatio n   ef f icac y   ar lef u n ch ec k ed   [ 1 ] .   T h is   h as  ca u s ed   th ev o lu tio n   o f   g r av e   s ec u r ity   p r o b lem s   to   co v er   d ata  f r o m   th v ast  ch allen g es  p o s ed   b y   cy b er s ec u r ity   co n s tr u cto r s .   T h f o u n d atio n   o f   en s u r i n g   d ata  s ec u r ity   an d   s ec r ec y   to   e v er y   f o r m   o f   b u s in ess es,  g o v er n m e n ts   an d   ev en   p r iv ate  i n d iv id u als  is   cy b er s ec u r ity .   Data   is   s en an d   r ec eiv e d   o v er   th i n ter n et   in   an   o p en   e n v ir o n m en w h er it  is   m an ip u lated   an d   h ijack ed   b y   u n au th o r ized   p ar ties .   Den ial  o f   s er v ice  ( Do S),   r o o to   lo ca attac k   ( R 2 L ) ,   u s er   to   r o o attac k   ( U2 R ) ,   an d   p r o b in g   ( Pro b e)   a r am o n g s th v er y   f r e q u en cy b er - attac k s   [ 2 ] .   Do attac k s   p r ev en leg al  u s er   u tili za tio n   o f   s y s tem   r eso u r ce s .   I t is a  k iller   to o l th at  b r in g s   d o wn   s er v er s   an d   b r in g s   to   s t an d   s to p   s er v ice  b y   s en d in g   a n   a b u n d an am o u n t   o f   p ac k ets  an d   ca u s in g   a   s er v er   o r   n etwo r k   t o   co m to   s tan d s till .   Fu r th er ,   Pr o b attac k s   ar d esig n ed   t o   r ev e al  in f o r m atio n   r eg ar d in g   t ar g et  s y s tem   v u ln e r ab ilit y   b y   th en ac tm e n o f   ca r ef u lly   s elec ted   s eq u en ce s   o f   ac tio n s   an d   o b s er v atio n   o f   th s y s tem   o r   th in tr u s io n   d etec tio n   s y s tem   ( I DS)   r ea ctio n s   [ 3 ] .   P r o b e   is   cr af ted   to   b d etec ted   b y   th eir   tar g et  an d   r ep o r tab le  with   s ig n atu r e - s p e cif ic  "f in g er p r in t"  in   th r ep o r t.   No n eth eless ,   U2 R   attac k s   b e g in   to   b e   s u cc ess f u in   estab lis h in g   a   u s er   s ess io n   p r e f er en ti ally   b y   an   in ter ac tiv s h ell  o r   b y   o p e n in g   u p   T E L NE T   win d o o n   t h r em o te  h o s [ 4 ] .   T h r o u g h   t h em p lo y m en t   o f   co m b in atio n   o f   co n v en tio n al  m eth o d s ,   th i n v ad e r   attem p ts   to   escalate   h is   p r iv ileg es  in   s t ep s   u n til  h r ea ch es   p r iv ileg es  o f   th s u p er - u s er .   An   attac k er   in   an   R 2 L   attac k   ca r r ies  o u r em o te - to - lo ca attac k   b y   s en d in g   p ac k ets  to   th p o ten ti al  h o s with   g o al  o f   u n v eilin g   s ec u r ity   v u ln er ab ilit ies  th r o u g h   wh ich   th in v ad er   m ay   ex p lo it  lo ca u s er ' s   p r iv ileg es.  Ad m itted ly ,   p en etr atio n   as  a n   au th o r ize d   u s er   m ay   b cr u cial  p r ep ar atio n   in   an ticip atio n   o f   ev en tu all y   ex e cu tin g   u s er - to - r o o att ac k .   Acc o r d in g   t o   Dav is   et  a l.   [ 5 ] ,   an   in tellig en ML   m o d el  is   o f f er ed   to   en h an ce   t h d etec tio n   o f   c y b er attac k s ,   v a lid ated   o n   m u ltip le  d atasets .   I t s   m ain   aim   was  to   s ec u r d ata  ex ch an g b etwe en   u s er s   o v er   th i n ter n et.   T h tr ip le - lay er   m o d el,   w h ich   c o m b in es  s ig n atu r e,   n etwo r k   tr af f ic,   a n d   m ac h in e - lear n in g - e n h an ce d   b eh a v io r a f ea tu r es,  o f f er s   en co u r a g in g   im p r o v e m en ts   in   d etec tio n   ac cu r ac y   a n d   ea r l y   th r ea id en tific atio n ,   e v en   th o u g h   r an s o m war is   s till   q u ick ly   d ev elo p in g   an d   ex tr em ely   lu c r ativ cy b er th r e at  [ 6 ] .   O n   th o th er   h an d ,   to   d etec f r au d u len b eh av io r ,   an   o p tim ized   e x tr em e   lear n in g   m ac h in in te g r ated   with   s y n th etic  m in o r ity   o v e r - s am p lin g   tech n iq u ( SMOT E )   was  s u g g ested   in   o r d er   to   im p r o v d etec tio n   r o b u s tn ess   an d   ev alu atio n   r eliab ilit y ,   esp ec ially   wh en   th er i s   s ig n if ican d ata   im b alan ce   in   d i g ital p ay m en t s y s tem s   [ 7 ] .   Acc o r d in g   to   r ec e n r esear ch ,   AI s o f twar d e f in ed   n etwo r k   ( SDN)   f r am ew o r k s   th at  d y n am ically   an aly ze   in ter n et   co n tr o m ess ag p r o to co ( I C MP)   tr af f ic  an d   en f o r ce   a u to m ated   m itig atio n   r u les  g r e atly   in cr ea s th ac cu r ac y   o f   Sm u r f   attac k   d etec tio n   a n d   d ec r ea s r esp o n s tim es.  T h e   n ee d   f o r   m o r r o b u s a n d   s elf - lear n in g   ar c h itectu r es  is   h ig h lig h ted   b y   th f ac th at  cu r r en s o lu tio n s   s till   h av s h o r tc o m in g s   in   ter m s   o f   s ca lab ilit y ,   r ea l - tim m o d el  ad ap tab ilit y ,   an d   r o b u s tn e s s   ag ain s ch an g in g   s p o o f i n g   tech n iq u es  [ 8 ] C o m p ar ativ an aly s es  o f   th p er f o r m a n ce   o f   class if ier s   o n   s tan d ar d   b en c h m ar k s   s u ch   as  NSL - KD ar av ailab le.   T h e   class if ier s   in v e s tig ated   in clu d e   lo g is tic  r eg r e s s io n   ( L R ) s u p p o r t   v ec to r   m ac h in ( SVM) ,   an d   ar ti f icial  n eu r al  n etwo r k   ( AN N )   class if ier s   [ 9 ] .   Hy b r id   m o d els  b ased   o n   DL   tech n iq u es  h elp   in   th d etec tio n   o f   attac k s   in   v a r ied   d atasets   [ 1 0 ] .   Hy b r id   m o d els  f o r   f ea tu r s elec tio n   ca n   th er ef o r im p r o v th ef f icien c y   o f   th class if ier s   an d   r ed u ce   co s ts   ac co r d in g ly   [ 1 1 ] .   R ec en wo r k s   o n   s u p er v is ed   ML   f o r   d i s tr ib u ted   d en ial  o f   s er v ice  ( DDo S)  d etec tio n   [ 1 2 ] ,   as  well  as  th e   u s o f   th co n v o lu tio n al   n eu r al  n etw o r k - lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( C NN - L STM )   h y b r i d   ap p r o ac h   [ 1 3 ] ,   s h o th eir   ef f ec tiv en ess   in   attac k   class if icatio n .   Hiar et  a l.   [ 1 4 ]   p r o p o s an   L STM - b ased   m o d el  f o r   ac c u r ate  Do attac k   d etec tio n   u s in g   th NSL - KDD  d ataset.   Stan d ar d   b en ch m ar k s   f o r   class if icatio n   in clu d th NSL - KDD  d ataset   [ 1 5 ]   an d   th C I C - DDo d ataset  [ 1 6 ] .   Par am eter   o p tim izatio n   tech n i q u es,  s u c h   as  th o p tim izatio n   o f   k - n ea r est  n eig h b o r s   ( KNN)   p a r am eter s   [ 1 7 ] ,   ca n   th er ef o r im p r o v th d etec tio n   p r o ce s s .   Ho wev er ,   s tr ik in g   b alan ce   b etwe e n   ac cu r ac y ,   tr ain in g   s p ee d ,   an d   in ter p r etab ilit y   is   s till   an   im p ed im en t in   r e f er en ce   [ 1 8 ] .   T h is   p ap er   p r esen ts   an   ef f ic ien s o lu tio n   to   o v er c o m th lim itatio n   o f   th KNN  cla s s if ier   b y   in tr o d u cin g   g e n er al  h y b r id   m o d el  ( KNN   +   B ee )   to   in v o l v t h B ee   o p tim izer   to   f i n e - tu n e   all  h y p er p ar am eter s   o f   th KNN  class if ier   with o u r ed u ctio n   i n   in p u d im en s io n .   T h u s ag o f   B ee   is   n eith er   to   ch o o s f ea tu r es,  b u as  an   ef f icien o p tim izer   i n s tr u m e n to   b u s ed   o v e r   th e   h y p er p a r am eter s   o f   th KNN  class if ier   it s elf .   An   in teg r ated   u s ag o f   B ee   with   KNN  lear n in g   m o d el  is   ab le  t o   d eliv er   th b est  p o s s ib le  co n f ig u r atio n   t o   ce r tain   k ey   p ar am eter s   s u ch   as  lo s a m p le  s p lit,  n u m b er   o f   esti m ato r s   o r   n u m b e r   n e ig h b o u r s   an d   m etr ic.   T h f o r m er   is   aim ed   at  ac h iev in g   m ax im u m   p r ec is io n   in   class if icatio n   a n d   latter   at  m ain tain in g   lo f a ls p o s itiv es   ( FP ) .   T h co n tr ib u tio n s   ar th u s   co n clu d ed   to   b as  f o llo ws.  First,  n o v el  h y b r id   I DS   is   p r o p o s ed ,   wh er e   th ar tific ial   b ee   co lo n y   ( A B C )   alg o r ith m   au to m atica lly   o p tim izes  th h y p er p ar am et er s   o f   b o th   KNN  class if ier   en h an cin g   r o b u s tn ess .   Seco n d ,   m eta - h eu r is ticall y   en h an ce d   DL   m o d el  is   d ev el o p ed   b y   in teg r atin g   AB C   o p tim izatio n   with   g at ed   r ec u r r en u n it  ( GR U)   n etw o r k ,   e f f ec tiv ely   ca p tu r in g   tem p o r al  d e p en d e n cies  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       A n   efficien t a p p r o a ch   fo r   cy b e r - a tta ck   d etec tio n   b y   u s in g   ma ch in lea r n in g   a n d     ( Ya s ir   Hu s s ein   S h a kir )   1221   in   n etwo r k   d ata  th at  r ed u ce s   m o d el  co m p le x ity   an d   tr ain in g   co s ts .   T h ir d ,   th p r o p o s al  is   co m p r eh en s iv el y   v alid ated   o n   th r ee   h eter o g e n eo u s   ( NSL - KDD,   UNSW - NB 1 5 ,   an d   C I C - DDo S2 0 1 9 ) ,   co n f ir m in g   th e   f r am ewo r k ' s   r eliab ilit y   a n d   a d ap tab ilit y   a g ain s wid e   s p e ctr u m   o f   i n tr u s io n s   a n d   DDo attac k s .   Fo u r th ,   a   m u ltid im en s io n al  ev alu atio n   is   em p lo y ed   u s in g   s u ite  o f   m etr ics  s u ch   as  ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all   F1 - s co r e,   Ma tth ews  co r r elati o n   co ef f icien ( MCC ) ,   tr ain i n g   an d   test in g   tim t o   en s u r e   b alan ce d   v iew  o f   p r ed ictiv p o wer ,   r o b u s tn ess   an d   co m p u tatio n al  ef f icien c y .   Fin ally ,   th lo ca in ter p r etab le  m o d el - ag n o s tic  ex p lan atio n s   ( LIME )   f r am ew o r k   is   in teg r ated   to   p r o v id tr an s p ar en h u m a n   u n d er s tan d a b le  ex p lan atio n s   f o r   m o d el  p r e d ictio n s   f o s ter in g   tr u s t a n d   f ac ilit atin g   p r ac tical  d ep lo y m en t i n   s ec u r ity   o p er atio n s .   I n   th p r esen p a p er ,   th c o n t en is   s p litt ed   in to   s ix   s ec t io n s .   Sectio n   2   will  d is cu s s   p r io r   s tu d ies  in   p r ev io u s   wo r k .   S ec tio n   3   g iv es  b r ie f   tech n ical  b ac k g r o u n d   o f   t h m ate r ials   an d   m et h o d s   in cl u d in g   th e   p r o p o s ed   alg o r ith m   is   p r esen ted   o f   s ev er al  d atasets .   T h ex p lan atio n   ab o u th e x p er i m en tal  r esu lts   an d   d is cu s s es th cr itical  an aly ze   is   s h o wn   in   s ec tio n   4 . T h co n clu s io n   o f   th e   wo r k   c o m es in   s ec tio n   5 .       2.   P RE VIOU S WO RK S   Ap p licatio n   o f   ML   an d   DL   al g o r ith m s   in   th e   d etec tio n   o f   c y b er - attac k s   g en er ated   s ig n if i ca n in ter est  in   n etwo r k   s ec u r ity   a n d   in te r n et  o f   th in g s   ( I o T )   in s tallatio n s .   T h liter atu r d em o n s tr ates  co n s is ten ev o lu tio n   f r o m   tr ad itio n al   ML   m o d els  to war d s   s o p h i s ticated   DL   an d   h y b r id   ar c h i tectu r es  to   im p r o v d etec tio n   ac cu r ac y   r o b u s tn ess   an d   ef f icien cy .   T h is   s ec tio n   r ev iews  co n tr ib u tio n s   r elev an to   n etwo r k - b ased   in tr u s io n   d etec tio n .   Usi n g   th NSL - KDD  d ataset,   R ed d y   et  a l.   [ 9 ]   ass ess ed   ML   m o d el s   f o r   in tr u s io n   d etec tio n .   T h eir   f i n d in g s   s h o wed   th at  a   p r o p er ly   ca lib r ated   f ee d f o r war d   ANN  p er f o r m e d   ex ce p tio n ally   well,   ac h iev in g   n ea r ly   f lawless   s co r es  o f   9 9 . 7 9 F1 - s co r es ,   1 0 0 r ec all,   9 9 . 5 8 ac cu r ac y ,   an d   9 9 . 5 8 p r ec is io n .   Simp ler   m o d els  lik SVM  an d   L R   ar s ti ll  f ea s ib le  an d   u s ef u o p tio n s   f o r   lo w - r eso u r ce   co n tex ts ,   th p ap er   co n ten d s ,   e v en   th o u g h   th AN p er f o r m ed   b est.  B o ad [ 1 9 ]   u s ed   eig h ML   m o d els  f o r   in tr u s io n   d etec tio n   o f   NSL - KDD  d ataset.   W ith   th h ig h est  ac cu r ac y   o f   8 8 . 3 0 ,   r ec a ll  8 2 . 3 0 %,  F1 - s co r o f   8 8 . 9 0 ,   an d   ar ea   u n d er   th e   cu r v ( AUC )   o f   9 7 . 7 0 %,  r a n d o m   f o r est  was  th b est  p er f o r m er .   T h e   s tu d y   co n cl u d es  th at   en s em b le  m eth o d s   lik r an d o m   f o r est  ar b est  f o r   d etec tin g   co m p lex   p atter n s   wh ile  s im p ler   m o d els  lik LR   an d   K NN  r em ain   v alu ab le  f o r   in ter p r etab ilit y   an d   ef f icien cy .   T o   ad d r e s s   s o p h i s ti ca ted   cy b e r   t h r e at s ,   K u m ar   e t   a l .   [ 2 0 ]   d e v elo p ed   a   n o v e I D S   th at   in t e g r at es   th e   f ea tu r le ar n in g   ca p ab i l it ie s   o f   C N w ith   th en s em b le  c la s s if ic at io n   p o wer   o f   r an d o m   f o r e s t .   E v a lu at ed   o n   th N SL - KD d at a s e t   t h h y b r id   m o d e d em o n s tr a t ed   s u p e r io r   p e r f o r m an c e,   th b e s ac cu r a cy   o f   9 8 . 7 3 an d   an   F1 - s co r o f   9 6 . 5 0 % .   T h au th o r s   h ig h l ig h th m o d el 's  r o b u s tn e s s   ag a in s n o v e at ta ck s   an d   cla s s   im b al an c p o s i t io n in g   i a s   s c al ab l s o l u t io n   f o r   r ea l - t im e   in tr u s io n   d e te ct io n .   Gh a jar e a l.   [ 2 1 ]   d es ig n e d   an   I DS   b a s ed   o n   h y p er d i m en s io n a co m p u t in g   ( HD C ) .   T h is   ap p r o a ch   i s   ef f e ct iv a an aly zin g   h ig h - d im en s io n a d at a n d   d e tec t in g   b o th   k n o wn   an d   u n iq u a s s au lt   p a tt er n s .   T h e   a u to en co d er   m o d e te s te d   o n   th NS L - K D d a ta s e a ch iev e d   an   a cc u r ac y   o f   9 1 . 5 5 %,   d em o n s tr at in g   s t r o n g   p o t en ti al  f o r   s e cu r in g   I o T   n et wo r k s   ag a in s t   s o p h i s t ic at e d   th r ea t s .   S h ar m an d   Ku m ar   [ 1 0 ]   p r o v id e   a   h y b r id   C ap s N et   +   B i L S T M   a   DL   m o d el s ,   in clu d in g   ca p s u le  n et wo r k s   ( C ap s Ne t)   an d   b id i r ec tio n al  lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( B iL ST M) .   E x p er im en ta f in d in g s   s h o t h at  th e   s u g g e s ted   m e th o d   i s   ef f e ct iv e,   r e ac h in g   h ig h   d et ec t io n   ac cu r a cy   o f   9 7 . 8 1 % ,   p r ec i s io n   o f   9 6 . 0 0 %,   r e ca ll   o f   9 7 . 0 0 %,   an d   F 1 - s co r e   o f   9 6 . 0 0 %.   T h eir   w o r k   e m p h a s ize s   th g r o w in g   ad o p t io n   o f   DL   a r ch it ec tu r e s   in   n e two r k   tr a f f i m o n ito r in g ,   wh i ch   al ig n s   w ith   t h b r o ad er   tr en d   o f   lev e r ag in g   co m p lex   m o d e l s   f o r   im p r o v ed   d et ec ti o n   a cc u r ac y .     Acc o r d in g   to   Ar j o   et  a l.   [ 2 2 ] tr ad itio n al  ML   m eth o d s   wer ev alu ated   to   ca teg o r iz n etwo r k   attac k s   o n   th r ee   d ata  s ets:   HI KARI - 2 0 2 1 ,   UNR - I DD,   an d   UNSW - N B 1 5   an d   th en   u s ed   s tack in g   en s em b le  o f   tr ee - b ased   b o o s tin g   class if ier s - XGBo o s t,  L ig h tGB M,   an d   C at - B o o s t - f o r   class if icat io n .   T h s tack in g   en s em b le  g av th b est  p er f o r m an ce   wh ile  ac h iev in g   F1 - s co r o f   9 3 . 7 0 o n   C I C - UNS W - NB 1 5 .   T h r esu lts   ar in v esti g atio n ,   n am ely   o n   t h less   in v esti g ated   UNR - I DD  an d   C I C - UNSW - N B 1 5   d at asets .   T h r ee   d atasets   NSL - KDD,   C I C - I DS2 0 1 7 ,   a n d   UNSW - NB 1 5   ar u s ed   i n   th is   s tu d y   to   ass ess   m an y   ML   tech n iq u es  f o r   n etwo r k   attac k   class if icatio n   [ 2 3 ] E x h a u s tiv f ea tu r e   s elec tio n   ( E FS )   least  s q u ar ( LS ) - SVM  is   also   u s ed   f o r   class if icatio n .   T h b est ac cu r ac y   o f   9 3 . 3 0 %,  p r ec is io n   o f   1 . 0 0 ,   r ec all  o f   9 8 . 0 0 ,   a n d   F1 - s co r o f   9 8 . 0 0 % f o r   C I C - UNS W - N B 1 5 ,   th E FS   L S - SVM  p r o d u ce d   th b es r esu lts .   W h en   co m p ar ed   to   o th er   m o d els,  th e   m o d el  tak es  th s h o r test   am o u n o f   tim e   to   tr ain   o n   an y   d ataset.   T h ese  f in d in g s   d em o n s tr ate  th L S - SVM - b ased   m o d el' s   ap p r o p r iaten ess   f o r   r ea l - tim in tr u s io n   d etec ti o n   ap p licatio n s .   R af r astar et  a l [ 2 4 ]   t o   ad d r ess   m u lti - class   n etwo r k   an o m aly   d etec tio n .   T h r ee   tr ee - b ased   en s em b le  alg o r ith m s   ar u s ed   in   th is   s tu d y ,   n am ely   r an d o m   f o r est ,   XGBo o s t,  an d   Ad aBo o s t.  T h eir   ex p er im en t atio n ,   co n d u cted   u s in g   th e   UNSW - N B 1 5   d ataset,   y ield ed   s ig n if ican r esu lts ,   an d   th f e atu r e   s p ac was  ef f icien tly   r ed u ce d .   T h r ee   o f   t h o s e n s em b le  tech n iq u es   p er f o r m ed   b etter   th a n   b aselin e   m o d els  th at   em p lo y ed   a   s in g l d ec is io n   tr ee   class if ier   wh en   co m b in e d   with   a n   im p r o v e d   Gin i   in d ex .   W ith   9 7 . 3 0 ac c u r ac y ,   r ec all,   an d   p r ec is io n   an d   9 6 . 9 0 F1 - s c o r e,   XGBo o s with   Gin in d ex   p r o d u ce d   g r ea test   r esu lts .   T h is   m eth o d   ca n   r ed u ce   th n u m b er   o f   ch ar ac ter is ti cs  wh ile  in cr ea s in g   th alg o r ith m ' s   s p ee d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   2 Ap r il   20 26 1 2 1 9 - 1 2 3 5   1222   Ab i r a m as u n d a r i   a n d   R a m as w am y   [ 1 2 ]   d e v e lo p e d   a n   e n h a n c ed   d is t r i b u te d   DD o S   at ta ck   d et ec ti o n   ( E D AD )   f r a m ew o r k   u s in g   p r i n ci p l e   c o m p o n e n t   an al y s is   ( PC A)   a n d   v a r i o u s   M L   cl as s if i er s .   O n   s e v e r a   C I C - I DS   d atas ets ,   r a n d o m   f o r est  ac h i ev e d   t h b es ac cu r a c y   o f   9 8 . 9 o n   C I C - I DS 2 0 1 7 ,   wh i le   r an d o m   f o r est   an d   KNN   we r e   b est   o n   C I C - D Do S 2 0 1 9   o f   9 8 . 7 0 % ,   a n d   SV p e r f o r m ed   t h e   b est   o n   C I C - I DS 2 0 1 8   o f   9 8 . 7 0 %.   Al - H asa n i   et   a l .   [ 1 3 ]   i n t r o d u ce d   a   h y b r i d   DL   m o d el   t o   c o m b at   i m p ac tf u l   DD o S   at tac k s .   T h e   f r a m ew o r k   in t eg r ates   a   C N to   ex tr ac s p atia f ea t u r es   wi th   a   L S T M   n e two r k   t o   ca p t u r e   t em p o r al   d e p en d e n cies   i n   t r a f f ic   d at a.   E v al u at ed   o n   C I C - DD o S 2 0 1 9   d atas et ,   m o d el  d e m o n s tr ate d   ex ce p t io n al  p e r f o r m a n c e,   ac h i ev in g   9 9 . 6 3 %   ac c u r a cy   a n d   9 9 . 7 1 m ic r o - AUC,  o u t p e r f o r m in g   s t a n d al o n m o d els .   T h is   h i g h   p e r f o r m an ce   d es p i te  d a tase co m p le x it y   a n d   cl ass   i m b al an c is   a ttr ib u t e d   t o   its   d u al   c ap ab ilit y   to   l ea r n   b o t h   s p a tia an d   te m p o r al   p at te r n s .     Gan k o ti y a   et   a l .   [ 2 5 ]   d ev el o p   a   d e e p   c o n v o l u t io n a l   n e u r al   n et wo r k   ( DC NN )   m o d el   to   a d d r ess   t h co n s t r a in ts   o f   c lass i ca l   DD o S   d et ec ti o n   in   d y n a m ic   wi r el ess   m es h   n etw o r k s   ( W M Ns) .   O n   t h e   C I C - D Do S 2 0 1 9   d at ase t,   t h ei r   c r o s s - l a y e r   s o l u ti o n   o u t p e r f o r m e d   o t h e r   a p p r o ac h es   i n   te r m s   o f   p ac k et   d eli v e r y   r a ti o   an d     en d - to - en d   d ela y .   T h m o d el  g ets   b est   ac c u r ac y   o f   9 9 . 1 4 % ,   p r e cisi o n   o f   9 8 . 8 1 % ,   an d   F1 - s c o r o f   9 7 . 3 4   % .   T h ese   s o li d   r es u lts   o u t p e r f o r m   i n d ic at th e   m o d e l' s   u s e f u l n es s   i n   a cc u r at el y   r eli ab ly   d ete cti n g   DD o S   at tac k s   i n   th e   c o m p l ica te d   c o n te x t   o f   W MN s .   D ils h a d   e t   a l.   [ 2 6 ]   u ti li ze d   t h e   X GB o o s t   lea r n i n g   m e th o d   wit h   h i g h   t o ta p r ec is i o n   o f   9 4 . 0 0 %   o n   t h e   C I C - DD o S 2 0 1 9   d at aset .   Alt h o u g h   th c o r r es p o n d in g   p r e ci s io n   7 1 . 0 0 %,   r ec all   6 9 . 0 0 %,   an d   F 1 - s c o r e   6 9 . 0 0 i n d ic at e   f l aws   i n   m i n i m izi n g   FP   o v er   f a ls e   n e g a ti v es   ( FN) ,   s u ch   ce n t r a ll y   d e v e lo p ed   s o l u ti o n s   s u cc e e d   in   la b o r at o r y   ex p e r i m e n ts   b u d o   n o t   ta k r e alis tic   li m i tat io n s   o f   d is t r i b u te d   co m p u ti n g   li k e   t h e   in te r n et   o f   v e h i cles   ( I o V)   i n to   ac co u n t .   M o v i n g   f o r wa r d   f r o m   t h es e   f o u n d at io n s ,   f o l lo w - on   r es ea r c h   h as  esta b l is h ed   f e d er ate d   l ea r n i n g   f r a m e wo r k   a ch iev in g   c o m p e titi v d et ec ti o n   p er f o r m a n c wi th   a n   o v e r al av er a g e   s c o r o f   9 1 ac r o s s   all   m o d es  o f   att ac k   y et  wit h   d ata   c o n f i d e n ti ali t y   a n d   c o m p u t ati o n a ef f ic ie n c y   i n   c o n s i d e r a ti o n .   co n s is t e n t h em ac r o s s   t h e   li t er at u r is   t h e   s a cr if i ce   o f   e f f ici en cy ,   e x p lai n a b i lit y ,   an d   t r ac ta b l tr ai n i n g   t im in   e x c h an g e   f o r   s li g h t   i n c r em en ts   i n   p r ec is i o n .   T h e r e   is   a   p r o n o u n c e d   g a p   f o r   a   s o l u ti o n   t h at  b ala n c es  h i g h   d e t ec ti o n   p er f o r m a n c wit h   o p e r a tio n a p r ac ti c ali ty .   Me t a - h eu r is tic  al g o r it h m s   o f f e r   an   i n t er esti n g   d i r e cti o n   to wa r d s   f illi n g   th e   g ap   t h r o u g h   th o p ti m i za t io n   o f   b asi c,   m o r e   e x p lai n a b l m o d els   t o   r e ac h   co m p et iti v e ly   s u p e r i o r   p er f o r m a n c es  o v e r   t h ei r   el ab o r a te  co u n t er p a r ts .   I n   s u m m ar y ,   t h s tu d ies to   d ate  h av u tili ze d   s ev er al  d atasets   s u ch   as NSL - KD D,   UNS W - NB 1 5 ,   an d   C I C - DDo S2 0 1 9 ,   an d   v ar iety   o f   ML   an d   DL   alg o r ith m s   tech n iq u es  to   cy b er - attac k   d etec tio n   in   n etwo r k   tr af f ic.   Ho wev er ,   to   t h b est  o f   th k n o wled g th er n o   p r ev io u s   s tu d ies  h av d ev elo p e d   GR U   an d   KNN   m o d els  o p tim ized   with   n atu r e - in s p ir ed   alg o r ith m s   s u ch   as  th AB C ,   n am ely   GR U   +   B ee   an d   KNN   +   B ee   f o r     cy b er - attac k   d etec tio n .   c o m p ar ativ an aly s is   o f   th e   p r ev i o u s   r elate d   wo r k   is   p r esen ted   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   An aly s is   o f   c o m p ar is o n   f o r   th r e le v an t w o r k   R e f e r e n c e /   y e a r   D a t a s e t   Te c h n i q u e   O u t c o m e   ( %)   Li mi t a t i o n s   [ 9 ] ,   2 0 2 5   N S L - K D D     ANN   Ac c u r a c y   = 9 9 . 5 8   N o   t r a i n i n g   t i me   a n d   n o t   e x p l a i n a b l e   [ 1 0 ] ,   2 0 2 5   U N S W - N B 1 5   H y b r i d   C a p sN e t   +   B i LST M     Ac c u r a c y   = 9 7 . 8 1   N o   t r a i n i n g   t i me   a n d   n o t   e x p l a i n a b l e     [ 1 1 ] ,   2 0 2 5   U N S W - N B 1 5   H y b r i d   I G R F - R F E   Ac c u r a c y   = 8 4 . 2 4   N o   e x p l a i n a b l e   a n d   w e a k   r e s u l t   [ 1 2 ] ,   2 0 2 5   C I C - D D o S 2 0 1 9   P C A   +   r a n d o m fo r e st   a n d   K N N   Ac c u r a c y   = 9 8 . 7 0   N o   t r a i n i n g   t i me   a n d   n o t   e x p l a i n a b l e     [ 1 3 ] ,   2 0 2 5   C I C - D D o S 2 0 1 9   C N N   +   LSTM   Ac c u r a c y   = 9 9 . 6 3   N o t   e x p l a i n a b l e   a n d   c o mp l i c a t e d   [ 1 8 ] ,   2 0 2 5   N S L - K D D     R a n d o f o r e s t     Ac c u r a c y   = 8 8 . 3 0   W e a k   r e s u l t   [ 1 9 ] ,   2 0 2 5   N S L - K D D     C NN   +   r a n d o f o r e st   Ac c u r a c y   = 9 8 . 7 3     N o   t r a i n i n g   t i me   a n d   c o m p l i c a t e d     [ 2 0 ] ,   2 0 2 5   N S L - K D D     A u t o e n c o d e r     Ac c u r a c y   = 9 1 . 5 5   S u b o p t i ma l   r e s u l t a n d   n o t   e x p l a i n a b l e   [ 2 1 ] ,   2 0 2 5   U N S W - N B 1 5   S t a c k i n g   e n s e mb l e   F1 - sc o r e   = 9 3 . 7 0   N o t   e n o u g h   e v o l u t i o n   a n d   n o t   e x p l a i n a b l e   [ 2 2 ] ,   2 0 2 5   U N S W - N B 1 5   EFS   +   LS - S V M   Ac c u r a c y   = 9 3 . 3 0   N o t   e n o u g h   e v o l u t i o n   a n d   n o t   e x p l a i n a b l e   [ 2 3 ] ,   2 0 2 5   C I C - D D o S 2 0 1 9   D C N N   Ac c u r a c y   = 9 9 . 1 4   N o t   e x p l a i n a b l e   a n d   n o   t i m e   t r a i n i n g   [ 2 4 ] ,   2 0 2 5   C I C - D D o S 2 0 1 9   X G B o o st   Ac c u r a c y   = 9 4 . 0 0   N o t   e x p l a i n a b l e   a n d   s u b o p t i m a l   r e su l t s       3.   M AT E R I AL S AN M E T H O D   I n   th is   s ec tio n ,   co m p r eh en s i v s tu d y   o f   th d ataset  th at  was  u tili ze d   in   th ex p er im en ts   is   p r o v id e d .   I n   ad d itio n ,   th m eth o d o lo g y   is   p r o p o s ed   f o r   d ev elo p i n g   a n   in tellig en m o d el  f o r   e n h an ci n g   th d etec tio n   o f   cy b er attac k s   to   d eter m in wh e th er   n etwo r k   p ac k et  is   u n d er   attac k .   T h o v er all  r esear ch   f r am ewo r k   c o n s is ts   o f   m an y   m ain   p h ases i)   d ata  ac q u is itio n ,   ii)  p r e - p r o ce s s in g   an d   h y p er p ar a m eter   o p tim izat io n   u s in g   th AB C   alg o r ith m ,   iii)  m o d el  tr ain i n g ,   iv )   m o d el  ev alu atio n ,   an d   v )   ex p lain a b le  AI   in teg r a tio n .   T h d etailed   m eth o d o l o g y   d iag r am   is   d e p ic ted   in   Fig u r 1 .     3 . 1 .     Da t a   a cquis it io n   3 . 1 . 1 .   NSL - K DD   T h NSL - KDD  d ataset  was  s p ec ially   d ev elo p ed   t o   o f f s et  th u n av o id ab le  im p er f ec tio n s   o f   th e   o r ig in al  KDD  C UP  9 9   d ataset   [ 1 4 ] ,   t y p ically   u s ed   in   in tr u s io n   d etec tio n   r esear ch .   Un lik th o r i g in al  d ataset,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       A n   efficien t a p p r o a ch   fo r   cy b e r - a tta ck   d etec tio n   b y   u s in g   ma ch in lea r n in g   a n d     ( Ya s ir   Hu s s ein   S h a kir )   1223   NSL - KDD  elim in ates   d u p licate  r o ws  an d   ac h iev es  m o r b alan ce d   n u m b er   o f   n o r m al  an d   attac k   s am p les  to   r ed u ce   b ias  d u r in g   tr ai n in g   a n d   test in g .   I co n tain s   s ep ar ate  tr ain in g   an d   test in g   s ets  with   s u f f icien n u m b er   o f   s am p les  s o   th at  r esear c h er s   d o   n o n ee d   to   r ely   o n   r a n d o m   s am p lin g ,   m ak in g   it  p o s s ib le  to   u s th e n tire   d ataset  d ir ec tly .   T h is   lead s   to   m o r s tab le  an d   co m p a r ab le  e v alu atio n   r esu lts   ac r o s s   d if f er e n t stu d ies o f   I DSs .     3 . 1 . 2 .   UNSW - NB 1 5   T h UNSW - N B 1 5   d ataset  wa s   g en er ated   in   th UNSW   C a n b er r C y b er   R an g L ab   u s in g   th I XI Per f ec tSt o r m   to o l,   wh ich   p r o d u ce d   r aw  n etwo r k   tr a f f ic  c o n tai n in g   co m b in atio n   o f   n o r m al  ac tiv ity   an d   m o d er n   attac k   b e h av io r s .   Ap p r o x im ately   1 0 0   GB   o f   r aw  tr af f ic  d ata  was  ca p tu r ed   with   th tcp d u m p   u tili ty   an d   th en   p r o ce s s ed   u s in g   Ar g u s   an d   B r o - I DS  to o ls   to   e x tr a ct  4 9   f ea tu r es  alo n g   with   class   lab els.  T h d ataset  c o v er s   n in ty p es  o f   m alicio u s   ac tiv ity f u zz er s ,   an aly s is ,   b ac k d o o r s ,   Do S,  ex p lo its ,   g en e r ic,   r ec o n n aiss an ce ,   s h ellco d e,   an d   wo r m s .   C o m p ar ed   with   tr ad itio n al  d atasets ,   UNSW - N B 1 5   p r o v id es  m o r r ea lis tic  b len d   o f   co n tem p o r ar y   attac k   p atter n s   an d   leg itima te   tr af f ic,   m a k in g   it  to u g h er   an d   m o r e f f ec ti v b en ch m ar k   f o r   ev alu atin g   I DS m o d els  [ 2 7 ] .     3 . 1 . 3 .   CIC - DDo S2 0 1 9   T h C I C - DDo S2 0 1 9   d ataset  was  in tr o d u ce d   b y   t h C an ad i an   I n s titu te  f o r   C y b er s ec u r ity   ( C I C )   as  a   co m p r eh e n s iv b en c h m ar k   f o r   DDo d etec tio n .   I in clu d es  wi d r an g o f   attac k   s ce n a r io s ,   s u ch   as  UDP,   T C P,  HT T P,  an d   I C MP  f lo o d i n g   attac k s ,   al o n g   with   b e n ig n   tr af f ic  th at  cl o s ely   r ef lects  r ea l - wo r ld   co n d itio n s .   T h d ata  was  ca p tu r ed   in   PC AP  f o r m at  an d   th e n   co n v er te d   in to   f lo w - b ased   r ec o r d s   u s in g   C I C Flo wM eter ,   wh ic h   in clu d es  f ea tu r es  s u ch   as  tim estam p s ,   I ad d r ess e s ,   p o r ts ,   p r o to c o ls ,   an d   f lo c h ar ac ter is tics .   T h is   d ataset  is   esp ec ially   v alu ab le  f o r   in tr u s io n   d etec tio n   r esear c h ,   as  it  ca p tu r es  lar g e - s ca le  m o d er n   DDo attac k   b eh av io r s   a n d   p r o v id es lab ele d   in s tan ce s   f o r   s u p e r v is ed   lear n in g   [ 1 6 ] .           Fig u r 1 .   Ov e r all  f r am ewo r k   o f   th p r o p o s ed   m eth o d o lo g y       3 . 2 .     P re pro ce s s ing   da t a s et   T o   u tili ze   d u t o   th eir   d i v er s ity   in   attac k   ca teg o r ies  an d   r ep r esen tatio n   o f   h eter o g en eo u s   n etwo r k   en v ir o n m en ts .   s y s tem atic  p r ep r o ce s s in g   was a p p lied   c o m p r is in g   th f o llo win g   s te p s :   i)   L ab el  tr an s f o r m atio n t o   s im p lify   th e   class if icatio n   task   in to   b in ar y   d etec tio n   p r o b le m ,   all  o r i g in al   m u lti - class   attac k   ca teg o r ies  s u ch   as  Do S,  Pro b e,   R 2 L ,   a n d   U2 R ,   wer co n s o lid ated   in to   s in g le  “a ttack ”  class ,   wh ile  n o r m al  t r af f ic  was  lab eled   as  “b e n ig n .   T h is   en s u r e d   th at   th m o d el  f o cu s ed   o n   d is tin g u is h in g   b etwe en   m alicio u s   an d   leg itima te  tr a f f ic  to   ( 1 )   an d   ( 2 ) .     = { 1 , 2 , ,  }   { ,  , 2 , 2 ,   }   ( 1 )     ( ) = {  ,    =    ,     ( 2 )     ii)   L ab el  en co d in g t h ca teg o r i ca lab els  ( b en ig n   a n d   attac k )   wer c o n v er te d   in to   n u m er ical  f o r m at  t o   f ac ilit ate  co m p atib ilit y   with   ML   alg o r ith m s   an d   s cik it - lea r n   L ab elE n co d er   was  u s ed   t o   r esu ltin g   in   b in ar y   n u m er ical  lab els s u ch   a s   0   f o r   b en ig n   an d   1   f o r   att ac k ”.   iii)   Featu r s tan d ar d izatio n t o   n o r m alize   th e   r an g o f   n u m er ical  f ea tu r es  an d   im p r o v e   th s tab ilit y   o f   tr ain in g   th “Stan d ar d Scaler ”  tech n iq u was  ap p lied .   T r an s f o r m atio n   wh er    is   th v alu o f   th j   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   2 Ap r il   20 26 1 2 1 9 - 1 2 3 5   1224   f ea tu r f o r   th i   s am p le,     is   th e   m ea n in g ,   a n d     j   is   th s tan d a r d   d e v iatio n   o f   t h jf ea t u r e.   T h i s   en s u r es   th at  all  f ea tu r es  h a v ze r o   m ea n in g   a n d   u n it  v a r ian ce ,   t h er eb y   m itig atin g   s ca le - r elat ed   b ias  ac r o s s   f ea tu r es.  T h er e f o r e,   t h f ea tu r es a r s ca led   ac co r d in g   to   ( 3 ) .      =        ( 3 )     iv )   Data   s p litt in g t h p r o ce s s ed   d atasets   wer p ar titi o n ed   in to   tr ain in g   an d   test in g   s u b s ets  u s in g   7 0 :3 0   r atio .   T h tr ain in g   s et  ( 7 0 %)  was  ap p lied   in   m o d el  d e v elo p m en t,  an d   th test   s et  ( 3 0 %)  w as  r eser v ed   f o r   u n b iased   p er f o r m a n ce   ev alu atio n .   f ix ed   r an d o m   s tate  was  ap p lied   to   en s u r r ep r o d u cib ilit y   o f   ex p er im en tal  r esu lts .     3 . 3 .     P r o po s ed  m et a - heuris t i o ptim ized  m o dels   T h g o al   o f   th is   s tu d y   is   to   a p p ly   th AB C   m eta - h eu r is tic  alg o r ith m   t o   o p tim ize  two   d if f e r en ty p es  o f   class if ie r s ,   n am ely   ML   an d   DL   m o d els.  Sp ec if ically ,   t h AB C   alg o r ith m   is   u tili ze d   to   en h a n ce   m o d el   p er f o r m an ce   v ia  o p tim izin g   cr itical  p ar am eter s .   T h r o u g h   th is   o p tim izatio n   s tr ateg y ,   th s tu d y   aim s   to   im p r o v class if icatio n   ac cu r ac y ,   r o b u s tn ess ,   an d   o v er all  g en er al izatio n   ca p ab ilit y   ac r o s s   d if f er en t d atasets .       3 . 3 . 1 .   K - nea re s t   neig hb o rs o ptim iza t io n us ing   a rt if icia l bee   co lo ny   I n   th is   h y b r id   ap p r o ac h ,   th e   AB C   alg o r ith m   is   em p lo y e d   to   a u to m ate  s elec tio n   o f   t h o p tim al   n u m b er   o f   n eig h b o r s   an d   th m o s r elev an f ea t u r s u b s et  an d   ad d r ess es  th "c u r s o f   d im en s io n ality an d   im p r o v es  th in f e r en ce   s p ee d   o f   th KNN  class if ier .   Alg o r ith m   1   p r esen ts   th p s eu d o co d e   o f   th KNN   +   B ee   p r o p o s ed   d etec to r   f o r   s ec u r in g   cy b er s .   I n   th d ec lar atio n ,   a   class   n am ed   " b ee is   d ef in ed ,   w ith   ea ch   in s tan ce   o f   B ee   r ep r esen tin g   p o s s ib le  s o lu tio n   with   ce r tain   KNN  h y p er p ar am eter s   ( lab elled   m etr ic   an d   n _ n eig h b o r s ) .   T h KNN  m eth o d   will  ta k in to   ac co u n two   f ac to r s t h e   d is tan ce   ( m et r ic)   an d   t h n u m b er   o f   n eig h b o r s   ( n _ n eig h b o r s ) .   W h er ea s   f itn es s   is   th m o d el' s   ac cu r ac y   s co r wh en   th ese  h y p e r p ar a m eter s   ar em p lo y e d .   B y   u tili zin g   x _ t r ain   a n d   y _ tr ain   t o   ca lcu late  t h ac cu r ac y   s co r e   o n   th test   s et  a n d   b y   tr ain in g   KNN  m o d el  with   th B ee ' s   h y p er p ar am eter s ,   o n m ay   ass es s   th f itn es s   o f   th e   B ee .   Nex t,  th alg o r ith m   co m p u tes  th ac cu r ac y   s co r e,   p r ed icts   th lab els  ( attac k s )   f o r   x _ test ,   an d   u s es  th e   ac cu r ac y   s co r to   u p d ate  th B ee ' s   f itn e s s .   T h e   p r im ar y   p u r p o s e   o f   th e   B ee   alg o r ith m   is   to   u s a   s war m   o f   B ee s   to   o p tim ize  t h KNN  h y p er p ar am eter s   ac r o s s   s ev er al  r o u n d s .   W in itialize  m etr ics  b y   u s in g   a   lis o f   p o te n tial  m etr ics  f o r   d is tan ce ,   a n d   B ee s   as  li s o f   B ee   o b jects  ar in itialized   with   a   r an d o m   m etr ic  an d   r an d o m   n _ n eig h b o r s   ( b etwe en   1   an d   5 0 ) .   T h e   clo s est  p o in ts   ar f o u n d   b y   u s in g   t h m o s co m m o n ly   u s ed   d i s tan ce   m etr ics:   E u clid ea n   ( 4 ) ,   Ma n h attan   ( 5 ) ,   C h eb y s h ev   ( 6 ) ,   an d   Min k o wsk i ( 7 ) .     ( , ) = ( ) 2 = 1 2   ( 4 )     ( , ) =     |   | = 1   ( 5 )     ( , ) =      (   , )   ( 6 )     ( , ) =   (   |   |   = 1   ) 1   ;   1   ( 7 )     T h m ain   lo o p   d eter m in es  ea ch   B ee ' s   f itn es s   f o r   ea ch   iter atio n ,   an d   ass em b les  th B ee s   in   d im in is h in g   o r d er   o f   f itn ess .   W ch o o s th b est  B ee   as  th o n with   th h ig h est  f itn ess .   T h en ,   th r em ai n in g   B ee s   ar u p d ated   i n   ac co r d an c with   th to p   B ee ,   wh ich   h as  p r o b ab ilit y   o f   0 . 5   with   c o p ie s   o f   th b est  B ee 's   m etr ic  an d   n _ n eig h b o r s .   I n   a d d itio n ,   t h n _ n eig h b o r s   a r ch an g ed   b y   r a n d o m   v alu e   b etwe en   - 5   an d   5 ,   m ak in g   s u r it  alwa y s   r em ain s   at  least  1 ,   an d   n ew  m etr ic  is   as s ig n ed   at  r an d o m .   T h a lg o r ith m   m im ic s   s war m   in tellig en ce   m eth o d   f o r   o p tim izin g   KNN  class if ier ' s   h y p er p ar am eter s .   p o s s ib le  s o lu tio n   ( s et  o f   h y p er p ar am eter s )   is   r ep r esen t ed   b y   ea ch   B ee .   T h B ee s   ar ev alu ated ,   s o r ted ,   an d   u p d ated   iter ativ ely   in   o r d er   to   co n v er g o n   an   id ea s et  o f   h y p er p a r am eter s .   Ma x im izin g   th KNN  clas s if ier ' s   ac cu r a cy   o n   th test   s et  is   th aim .   I n   co n tr ast,  KNN  g en er ates  class if icat io n   r ep o r ( C R )   af ter   b ein g   tr ain e d   with   th o p tim al  p ar am eter s   to   p r ed ict  test   d at aset.  T h p r o p o s ed   p s eu d o co d is   g iv en   in   Alg o r ith m   1.     Alg o r ith m   1 : K NN   +   B ee   cy b er - attac k   class if ier   I n p u t: Da taset ( D)   Ou tp u t: C o n f u s io n   m atr ix   ( C M) ,   class if icatio n   r ep o r ( C R )   1:   B eg in   2:   Sp lit ( D,   X_ tr ain ,   X_ test ,   Y_ tr ain ,   Y_ test )   ;     // test_ s ize= 0 . 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       A n   efficien t a p p r o a ch   fo r   cy b e r - a tta ck   d etec tio n   b y   u s in g   ma ch in lea r n in g   a n d     ( Ya s ir   Hu s s ein   S h a kir )   1225   3:   I n itialize  n   ;   4:   Def in C lass   B ee   ( n _ n eig h b o r s ,   m etr ic)   ;   5:   C r ea te  lis t ‘ b ee s   as n   in s tan ce s   o f   class   B ee   ;   6:   f o r     1   t o   n   d o   7:   f o r   b ee     b ee s   d o   8:   m o d el    KNN  ( b ee .   n _ n eig h b o r s ,   b ee . m etr ic)   ;   9:   Mo d el  . f it ( X_ tr ai n ,   y _ tr ain )   ;   10:   p r ed     Mo d el  . p r e d ict  ( X_ test )   ;   11:   b ee . f itn ess     ac cu r ac y _ s co r e   ( y _ test ,   p r ed )   ;   12:   en d   f o r   b ee   ;   13:   Desc_ So r t ( b ee s   ,   b ee . f itn ess )   ;   14:   b est_ b ee     b ee s   [ 0 ]   ;   15:   f o r     1   t o   n   do   16:   if   r an d o m   0 . 5   th e n   17:   B ee s   [ i]     n ew  B ee   ( b est_ b ee . n _ n eig h b o r s ,   b est_ b ee . m etr ic )   ;   18:   Up d ate  ( b ee s [ i] . n _ n eig h b o r s   ,   b ee s [ i] .   m etr ic)   ;   19:   en d   if   ;   20:   en d   f o r   i ;   21:   en d   f o r   j ;   22:   Mo d el    KNN  ( b est_ b ee . n _ n eig h b o r s ,   b est_ b ee . m etr ic)   ;   23:   Mo d el  . f it ( X_ tr ai n ,   y _ tr ain )   ;   24:   p r ed     Mo d el.   p r e d ict  ( X_ test )   ;   25:   y _ p r e d _ KNN    Mo d el  . p r ed i ct  ( x _ test )   ;   26:   C   co n f u s io n _ m atr i x   ( y _ test ,   y _ p r ed _ KNN)   ;   27:   CR    cla s s if icatio n _ r ep o r t ( y _ test ,   y _ p r e d _ KNN)   ;   28:   r etu r n   C M,   C R   ;   29:   en d   KNN+ B ee     3 . 3 . 2 .   G a t ed  re curr ent   un it   o ptim iza t io n us ing   a rt if icia l bee   co lo ny   T h is   wo r k   p r o p o s es  h y b r id   in tr u s io n   d etec tio n   m o d el  f o r   cy b er s p ac e,   c o m b in i n g   G R n eu r al   n etwo r k   with   AB C   m eta - h eu r is tic.   T h GR s tr u ctu r is   well - o p tim ized   f o r   th p r eser v atio n   o f   tem p o r al   d ep en d e n cies  o f   s eq u en tial  n etwo r k   tr af f ic  d ata.   T h o p ti m izatio n   is   ai m ed   at   f o u r   m a jo r   h y p er p a r am eter s   th at  ar esp ec ially   im p o r tan t f o r   th m o d el' s   p er f o r m an ce   an d   co m p u tatio n al  co s ts :   i)   u n its 1 n u m b e r   o f   GR ce lls   o u tp u t f r o m   t h f ir s t la y er .   ii)   u n its 2 it  h o ld s   th n u m b er   o f   GR ce ll s   in   th s ec o n d   lay e r .   iii)   d r o p o u t:  d r o p o u r atio   f o r   r e g u lar izatio n   to   av o i d   o v er f itti n g .   iv )   b atch _ s ize:  n u m b e r   o f   s am p le s   p er   g r ad ie n t u p d ate.   T h q u ality   o f   ca n d id ate  s o l u tio n   ( h y p e r p ar am eter s   s et)   is   ass e s s ed   b y   tr ain in g   GR m o d el  o n   s u ch   p ar am eter s   f o r   a   f ew  ep o ch s   an d   esti m atin g   th e   v alid at io n   ac cu r ac y .   T h tar g et   f u n ct io n   s ee k s   to   f in d   a   m in im u m   o f   l o s s ,   ca lcu lated   as  ( 1 - v alid atio n _ ac c u r ac y ) ,   th u s   im p licitly   m ax im izin g   t h ac cu r ac y .   T h ess en ce   o f   th GR U   +   B ee   al g o r ith m   is   in   th B ee   o p tim iz er   class   th at  h an d les  th p o p u latio n   o f   p o ten tial  s o lu tio n s   an d   g r ad u ally   o p ti m izes  it.  T h alg o r ith m   s tar ts   with   p o p u latio n   o f   B ee s   with   r an d o m   h y p er p ar am eter s   with in   d ef in ed   lim its .   Fo r   ev e r y   iter atio n   an d   ass ess es  th f itn ess   o f   all  B ee s   an d   co m es  u p   with   s o r o f   s o lu tio n .   I t   th en   em p lo y s   th e   b est  s o lu tio n s   ( e lite  an d   b est  B ee s   s elec ted )   to   s teer   th s ea r ch   b y   in tr o d u cin g   n ew  ca n d i d ate  s o lu tio n s   with in   th eir   n eig h b o r h o o d .   T h s ize  o f   th p atch   d et er m in es  th s ize  o f   th s ea r ch   in   th e   n eig h b o r h o o d .   I r e p ea ts   th is   p r o ce s s   o f   f it n ess   ass e s s m e n t,  s elec tio n ,   an d   s ea r ch   with in   th e   n eig h b o r h o o d   f o r   s p ec if ied   n u m b er   o f   iter atio n s   an d   c o n v er g es  with   an   o p tim al  h y p er p ar am eter s '   s et.   Fin ally ,   GR m o d el   is   b u ilt an d   co m p letely   tr ai n ed   o n   th b est - h o led   h y p e r p ar am eter s .   T h is   b est - o p tim ized   m o d el  is   u tili ze d   f o r   m a k in g   th f in al  p r ed ictio n   o n   th t est  s et,   an d   d etailed   e v alu a tio n   is   co n d u cted ,   in clu d in g   co n f u s io n   m atr ix   ( C M)   an d   CR   ca lcu latio n .   Her is   th p s eu d o co d p r o p o s ed   f o r   th ab o v s tep s .   T h p r o p o s ed   p s eu d o co d is   g iv en   in   Alg o r ith m   2 .     A lg o r ith m   2 : G R U   +   B ee   cy b er - attac k   class if ier   I n p u t: Da taset ( D)   Ou tp u t: C o n f u s io n   m atr ix   ( C M) ,   class if icatio n   r ep o r ( C R )   1:   B eg in   2:   Sp lit ( D,   X_ tr ain ,   X_ test ,   Y_ tr ain ,   Y_ test )   ;     // test_ s ize   =0 . 3   3:   R esh ap ( X_ tr ain ,   X_ test )   f o r   GR in p u t ;                      // Sh ap e:  ( s am p les,  tim estep s ,   f ea tu r es)   4:   Def in b o u n d s   f o r   h y p er p a r a m eter s   [ u n its 1 ,   u n its 2 ,   d r o p o u t ,   b atch _ s ize]   ;   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   2 Ap r il   20 26 1 2 1 9 - 1 2 3 5   1226   5:   I n itialize  B ee Op tim izer   ( n _ b e es,  n _ elite,   n _ b est,  p atch _ s ize,   b o u n d s ,   m ax _ iter )   ;   6:   f o r   j ←  1   to   m ax _ iter   d o   7:   f   o r   b e   Be eOp tim izer . p o p u latio n   d o   8:   p ar am s   ←  d ec o d e ( b ee )   ;   9:   m o d el  ←  C o n s tr u ct_ GR U_ Mo d el( p ar a m s . u n its 1 ,   p ar a m s . u n its 2 ,   p ar am s . d r o p o u t)   ;   10:   m o d el. co m p ile( o p tim izer =' Ad am ' ,   lo s s = ' b in ar y _ cr o s s en tr o p y ' ,   m etr ics=[ ' ac cu r ac y ' ] )   ;   11:   h is to r y   ←  m o d el. f it( X_ tr ain ,   Y_ tr ain ,   ep o c h s =3 ,   b atc h _ s ize= p ar am s . b atch _ s ize,   v alid atio n _ s p lit=0 . 2 ,   v er b o s e= 0 )   ;   12:   b ee . f itn ess   ←  1   -   m ax ( h is to r y . v al_ ac cu r ac y )   ; //  m in im ize  lo s s   13:   en d   f o r   b ee   ;   14:   Desc_ So r t ( B ee Op tim izer . p o p u latio n   ,   b ee . f itn ess )   ;   15:   b est_ b ee   ←  B ee Op tim izer . p o p u latio n [ 0 ]   ;   16:   f o r   i ←  1   to   n _ b ee s   d o   17:   if   r an d o m   <0 . 5   th en   18:   B ee Op tim izer . p o p u latio n [ i ]   ←  Neig h b o r _ Sear c h ( b est_ b ee   ,   p atch _ s ize  ,   b o u n d s )   ;   19:   else   20:   B ee Op tim izer . p o p u latio n [ i ]   ←  R an d o m _ Sear ch ( b o u n d s )   ;   21:   en d   if   ;   22:   en d   f o r   i ;   23:   en d   f o r   j ;   24:   b est_ p ar am s   ←  d ec o d e ( b est_ b ee )   ;   25:   f in al_ m o d el  ←  C o n s tr u ct _ GR U_ Mo d el( b est_ p ar a m s . u n its 1 ,   b est_ p ar am s . u n its 2 ,   b est_ p ar am s . d r o p o u t )   ;   26:   f in al_ m o d el. c o m p ile( o p tim ize r =' Ad am ' ,   lo s s = ' b in ar y _ cr o s s en tr o p y ' ,   m etr ics=[ ' ac cu r ac y ' ] )   ;   27:   f in al_ m o d el. f it(X _ tr ain ,   Y _ tr a in ,   ep o c h s =1 0 ,   b atc h _ s ize= b est_ p ar am s . b atch _ s ize,   v alid atio n _ d ata= ( X _ test ,   Y_ test ) )   ;   28:   y _ p r e d _ GR ←  f in al_ m o d el. p r ed ict( X_ test )   ;   29:   y _ p r e d _ b in a r y   ←  r o u n d ( y _ p r e d _ GR U)   ;   30:   C ←  co n f u s io n _ m atr ix ( Y_ t est,  y _ p r ed _ b in ar y )   ;   31:   C R   ←  cla s s if icat io n _ r ep o r t( Y _ test ,   y _ p r e d _ b in a r y )   ;   32:   r etu r n   C M,   C R ,   f in al_ m o d el  ;   33:   en d   GR U+ B ee     3 . 3 . 3 .   H y perpa ra m et er   a nd   e x perim ent a l set t ing s   T o   en s u r o f   th p r o p o s ed   h y b r id   m o d els  an d   to   r ea liz b est  tr ad e - o f f   b etwe en   ac c u r ac y   an d   co m p u tatio n al  co s t,  s p ec if i s et  o f   h y p er p a r am eter s   was  u s ed .   T h AB C   alg o r ith m   was  co n f ig u r ed   to   ex p lo r o p tim al  p ar am eter   s p ac f o r   b o th   KNN  an d   GR U.   T ab le  2   s u m m ar izes  ex p e r im en tal  en v ir o n m en t,   o p tim izatio n   s ettin g s   f o r   AB C   alg o r ith m ,   a n d   s p ec if ic  h y p e r p ar am eter   r a n g es f o r   class if ier   m o d els.       T ab le  2 .   Hy p er p ar a m eter s   an d   o p tim izatio n   s ettin g s   f o r   p r o p o s ed   m o d el   C a t e g o r y   P a r a me t e r   V a l u e / r a n g e   A B C   o p t i mi z a t i o n   P o p u l a t i o n   s i z e   ( B e e s)   30 - 50     M a x   i t e r a t i o n s   1 0 0     Li mi t   ( sc o u t   b e e   t r i g g e r )   20     O b j e c t i v e   f u n c t i o n   M a x i m i z e   a c c u r a c y   /   M C C   K N N   +   B e e   N u mb e r   o f   n e i g h b o r ( K )   O p t i mi z e d   b y   A B C   ( R a n g e :   1 1 5 )     D i st a n c e   m e t r i c   Eu c l i d e a n     F e a t u r e   s e l e c t i o n   B i n a r y   A B C   ( B o o l e a n   m a sk )   G R U   +   B e e   H i d d e n   u n i t s   O p t i mi z e d   b y   A B C   ( 3 2 ,   6 4 ,   1 2 8 )     D r o p o u t   r a t e   O p t i mi z e d   b y   A B C   ( 0 . 2 - 0 . 5 )     A c t i v a t i o n   f u n c t i o n   Ta n h   /   S i g m o i d     O p t i mi z e r   S G D   ( w i t h   A B C   w e i g h t s)     Le a r n i n g   r a t e   0 . 0 1   ( I n i t i a l )     B a t c h   si z e   64     Ep o c h s   50       3 . 4 .     B a s eline  m o dels   f o co m pa riso n   T o   en s u r e   f ai r   an d   co n s is ten ev alu atio n ,   s ev er al  wid ely   ad o p ted   ML   an d   DL   m o d els  wer s elec ted   as  b aselin es.  T h ese  m o d els  r ep r esen s tan d ar d   p r ac tices  in   in tr u s io n   d etec tio n   r esear c h .   T h ey   en ab le   an   o b jectiv co m p ar is o n   with   th e   p r o p o s ed   h y b r id   f r am ewo r k s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       A n   efficien t a p p r o a ch   fo r   cy b e r - a tta ck   d etec tio n   b y   u s in g   ma ch in lea r n in g   a n d     ( Ya s ir   Hu s s ein   S h a kir )   1227   3 . 4 . 1 .   M a chine le a rning   m o dels   ( ba s eline s )   L R   is   lin ea r   p r o b a b ilis tic  class if ier   co m m o n ly   u s ed   f o r   b in ar y   class if icatio n   d u to   its   s im p licity   an d   in ter p r eta b ilit y   [ 2 8 ] G a u s s i a n   n a ï v B a y es   ( G NB )   a s s u m e s   f e a t u r i n d e p e n d e n c e   a n d   G a u s s i a n   d i s t r i b u ti o n s ,   o f f e r i n g   l o w   c o m p u t a t i o n a l   c o m p l e x it y   a n d   s t a b l e   p e r f o r m a n c e   i n   h i g h - d i m e n s i o n a l   s et t i n g s   [ 2 9 ] Sto ch asti g r ad ien d escen ( S GD)   u p d ates  m o d el  p ar am eter s   iter ativ ely   u s in g   in d iv id u al  s am p les,  m ak in g   it   s u itab le  f o r   lar g e - s ca le  lear n i n g   s ce n ar io s   [ 3 0 ] .   L in ea r   d is cr im in an an aly s is   ( L DA)   p r o jects  d ata  in to   a   lo wer - d im en s io n al   s p ac b y   m ax im izin g   class   s ep ar ab il ity   an d   is   o f te n   u s ed   as  a   p r e p r o ce s s in g   o r   class if icatio n   tech n iq u [ 2 9 ] .   KNN  is   d is tan ce - b ased   m eth o d   th at  ass ig n s   lab els  b ased   o n   th m ajo r ity   class   o f   n ea r b y   s am p les an d   is   ef f ec tiv wh en   lo ca l d ata  s tr u ct u r es a r well  d ef in ed   [ 1 7 ] .     3 . 4 . 2 .   Dee lea rning   m o dels   ( ba s elines )   ANNs  ar n o n lin ea r   lear n in g   m o d els  ca p ab le   o f   ca p t u r in g   c o m p lex   p atter n s   th r o u g h   lay er ed   n e u r o n   co n n ec tio n s   [ 3 1 ] .   C NNs  au to m atica lly   ex tr ac h ier ar c h ical  f ea tu r es  u s in g   co n v o l u tio n al  o p er atio n s   an d   h a v s h o wn   s tr o n g   p e r f o r m an ce   in   v ar i o u s   cy b er s ec u r ity   task s   [ 3 1 ] .   R ec u r r e n n e u r al  n etwo r k s   ( R NNs)  ar e   d esig n ed   f o r   s eq u en tial  d ata  m o d elin g   b u s u f f er   f r o m   tr ai n in g   in s tab ilit y   d u to   v an is h in g   g r ad ie n ts   [ 3 2 ] L STM   an d   GR U   n etwo r k s   ad d r ess   th ese  lim itatio n s   u s in g   g atin g   m ec h an is m s   to   p r eser v lo n g - ter m   d ep en d e n cies,  with   GR b ein g   co m p u tatio n ally   m o r ef f icien t d u to   its   s im p ler   ar ch itectu r e   [ 3 1 ] .     3 . 5 .     M o del  ev a lua t i o n   Fo r   m ea s u r in g   th p e r f o r m an ce   s ix   d if f er en t   ass ess m en m etr ics  h av b ee n   u s ed   th e y   ar lab elled   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   an d   MCC .   W h ile  p r ec is io n   ass ess e s   th e   p er ce n tag o f   ac cu r ately   an ticip ated   p o s itiv ca s es,  ac cu r ac y   m ea s u r es  th o v er all   co r r ec tn ess   o f   th m o d el' s   p r ed ictio n s .   R ec all  m ea s u r es  h o w   well  it  ca n   d et ec p o s itiv in s tan ce s ,   a n d   th e   F1 - s co r e   g iv es  a   b alan ce d   m ea s u r o f   p r ec is io n   an d   r ec all.   MCC   hi g h   v alu alwa y s   co r r esp o n d s   to   h ig h   v a lu es  f o r   ea ch   o f   th CM   b asic  r ates:  s en s i tiv ity ,   s p ec if icity ,   p r ec is io n ,   an d   n e g ativ p r ed ictiv v alu e.   T h es m ea s u r es  ar ev alu ated   f r o m   th r esu ltin g   CM   r ec o r d in g   tr u p o s itiv es ( T P),   FP ,   FN ,   an d   tr u n e g ativ es ( T N) ,   b y   th e   ( 8 )   to   ( 1 2 ) .       =    +   +  +  +    ( 8 )       =   +    ( 9 )       =   +    ( 1 0 )     1  = 2 × (  ×    +  )   ( 1 1 )      = (  ×  ) (  ×  )   (  +  ) × (  +  ) × (  +  ) × (  +  )   ( 1 2 )     3 . 6 .     E x pla ina ble a rt if icia l in t ellig ence   inte g ra t io n ( L I M E )   Fo r   en h an ce m en t   o f   in ter p r et ab ilit y   an d   tr an s p a r en cy   o f   t h p r o p o s ed   h y b r i d   in tr u s io n   d etec tio n   m o d els,  th e   L I ME   f r am ew o r k   was  in teg r ated   in to   th an aly s is   p h ase.   L I ME   is   m o d el - a g n o s tic   in ter p r etab ilit y   tech n i q u wh ich   aim s   to   ex p lain   in d i v id u al  p r ed ictio n s   b y   ap p r o x im atin g   th co m p lex   d ec is io n   b o u n d ar y   o f   th e   cla s s if ier   with   lo ca lly   in ter p r e tab le  lin ea r   m o d el.   T h e   ap p r o ac h   was  to   ap p ly   L I ME   o n   th e   KNN   B ee   cla s s if ier   to   in ter p r et  p r ed ictio n   o u tco m es  a n d   s ea r c h   f o r   wh ic h   f ea tu r es  ar e   m o s in f lu en tial  r eg a r d in g   an   att ac k ”  o r   n o r m al”   class .   Fo r   ea ch   d ataset - NSL - KDD,   UNSW - N B 1 5 ,   an d     C I C - DDo S2 0 1 9 - L I ME   ca m u p   with   lo ca ex p lan atio n s   b y   p er tu r b in g   th in p u s am p les  an d   an aly zin g   th eir   ef f ec o n   m o d el  o u tp u ts ,   p r e s en tin g   f ea tu r e   im p o r tan ce   v alu es  th at  s h o th e   q u a n titativ co n tr i b u tio n   o f   ev er y   attr ib u te  to   th f in al  p r o b ab ilit y   o f   th e   p r e d ictio n .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th e x p er im en tal  ac q u ir ed   f r o m   ev alu atin g   th e   p r o p o s ed   m e ta - h eu r is tic  o p tim ized   d etec tio n   m o d els  ( KNN   +   B ee   an d   GR U   +   B e e)   ag ain s co n v e n tio n al  ML   an d   DL   with   th r ee   d atasets :   C I C - DDo S2 0 1 9 ,   UNSW - N B 1 5 ,   an d   NSL - KDD.   Var io u s   m ea s u r es  wer u s ed   to   ev alu ate  ea ch   m o d el’ s   p er f o r m a n ce ,   in clu d i n g   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all ,   F1 - s co r e,   an d   MCC .   T r ain in g   tim an d   test in g   tim wer also   co n s id er ed   t o   e n s u r b alan ce d   ev alu atio n   o f   p r ed ictiv ab ilit y   a n d   g en er ali za tio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   2 Ap r il   20 26 1 2 1 9 - 1 2 3 5   1228   4 . 1 .     Ana ly s is   o n NSL - K DD  da t a s et   T a b les   3   s h o w   t h e   o u tc o m es   f o r   t h e   NS L - KDD   d at aset .   T h e   t h r o u g h   ML   m o d e ls   th e   K NN  B ee   h y b r i d   ac h i ev ed   p e r f o r m an c wit h   ac c u r ac y   =9 9 . 9 8 % ,   p r ec is i o n   = 9 9 . 9 8 %,  r ec a ll   = 9 9 . 9 8 %,  a n d   MCC   =9 9 . 9 5 % ,   t r a d it io n a l   m o d e ls   s u c h   as   L R   = 9 2 . 3 8 %,   a n d   GN B   = 9 0 . 0 4 %.   T h e   o b s e r v at io n   i s   t h e   c o m p u ta ti o n al   co s t   t r a in in g   was   f ast   0 . 0 4 4 1   MS ,   t h e   t esti n g   tim was   3 0 1 . 8 8 1 1   MS ,   in d i ca ti n g   a   s i g n i f ic a n tr ad e - o f f   f o r   ac h ie v e d   p er f o r m a n ce   g a in .   T h is   d e m o n s tr ates   t h at   A B C   o p ti m iz ati o n   e f f e cti v e ly   r e f i n e d   t h K NN   h y p er p ar am ete r s   m a x i m iz in g   p r ec is i o n   an d   g e n er ali za t io n .   DL   th e   GR U   +   B ee   v a r i a n t   a c h ie v e d   h i g h est   a cc u r a cy   =9 9 . 9 2 %   a n d   b al an c ed   p e r f o r m a n c all   ev al u a ti o n   m et r i cs.   T h e   i n c r e ase d   t r ai n i n g   ti m e   o f   1 1 3 . 5 3   MS   th e   o p ti m iz ed   m o d e m ai n t ai n e d   l o w   tes ti n g   ti m e   o f   8 . 7 3   M S p r es e n ti n g   a   f a v o r ab le  tr a d e - o f f   w h e r ac c u r ac y   is   a ch ie v e d   w it h   o n l y   a   m i n o r   co m p u tati o n a o v e r h ea d   th r o u g h   t r a in in g   a n d   n o   p e n al ty   d u r i n g   c r i tic al  in f e r e n ce   task s .   T h in cl u s i o n   o f   B ee   o p ti m i za t io n   im p r o v ed   al p e r f o r m a n ce   m e tr ics  s co r c o m p a r e d   t o   t h b as eli n e   GR c o n f ir m i n g   th p o t en tial   o f   s w ar m   in tel li g e n c in   f i n e   t u n i n g   d ee p   a r c h i tec tu r es.       T ab le  3 .   Per f o r m an ce   m etr ics M L /DL   th NSL - KDD  d ataset   M o d e l s   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   ( %)   M C C   ( %)   Tr a i n i n g   t i me   M / S   Te st i n g   t i m e   M/S   LR   9 2 . 38   9 0 . 6 9   9 5 . 5 4   9 2 . 3 8   8 4 . 7 7   0 . 1 0 2 1   0 . 0 0 4 3   GNB   90 . 0 4   9 3 . 5 8   8 7 . 3 6   90 . 0 4   80 . 3 0   0 . 1 3 6 0   0 . 0 4 3 7   S G D   9 7 . 7 7   9 7 . 8 0   9 7 . 7 7   9 7 . 7 7   9 5 . 5 6   0 . 2 8 2 1   0 . 0 0 4 6   LD A   9 6 . 9 9   9 7 . 6 7   9 6 . 6 7   9 7 . 1 7   9 3 . 9 7   0 . 6 6 9 1   0 . 0 0 9 3   K N N   9 9 . 9 0   9 9 . 8 9   9 9 . 9 1   9 9 . 9 1   9 9 . 8 0   0 . 0 4 2 7   3 1 . 6 7 9 1   K N N   +   B e e   9 9 . 9 8   9 9 . 9 8   9 9 . 9 8   9 9 . 9 8   9 9 . 9 5   0 . 0 4 4 1   3 0 1 . 8 8 1 1   LSTM   9 9 . 6 7   9 9 . 5 6   9 9 . 8 2   9 9 . 6 9   9 9 . 3 3   9 8 . 7 2   1 7 . 6 2   C N N   9 9 . 5 5   9 9 . 8 8   9 9 . 2 7   9 9 . 5 7   9 9 . 5 7   3 2 . 5 1   4 . 7 7   ANN - 1   9 9 . 6 5   9 9 . 4 3   9 9 . 9 2   9 9 . 6 7   9 9 . 3 0   4 7 . 4 1   5 . 2 9   ANN - 2   9 9 . 7 1   9 9 . 5 4   9 9 . 9 2   9 9 . 7 3   9 9 . 4 2   3 4 . 2 0   4 . 6 9   R N N   9 9 . 7 9   9 9 . 7 5   9 9 . 8 6   9 9 . 8 1   9 8 . 5 9   1 0 2 . 5 0   9 . 3 6   G R U   9 9 . 9 0   9 9 . 9 1   9 9 . 9 0   9 9 . 9 0   9 9 . 8 0   7 6 . 8 8   8 . 4 6   G R U   +   B e e   9 9 . 9 2   9 9 . 9 1   9 9 . 9 4   9 9 . 9 2   9 9 . 8 4   1 1 3 . 5 3   8 . 7 3       4 . 2 .     Ana ly s is   o n UN SW - NB 1 5   da t a s et   T h KNN  B ee   m o d el  ac h iev ed   p er f o r m a n ce   o n   t h UNSW - N B 1 5   d ataset  with   m etr ics  o f     ac cu r ac y   =9 8 . 5 9 %,  p r ec is io n   =9 8 . 5 6 %,  r ec all   =9 8 . 5 9 %,  F 1 - s co r e   =9 8 . 5 9 %,  an d   MC C   =9 7 . 2 0 %.  T h is   in d icate s   m o s ef f ec tiv e   an d   b alan ce d   class if ier .   n o tab le  tr ad e - o f f   is   o b s er v ed   in   its   co m p u tatio n al   p r o f ile,   th at  tr ain in g   is   v ir tu ally   in s tan tan eo u s   0 . 0 0 1 2   MS,   th i n f er e n ce   s p ee d   is   co n s id er ab ly   s lo wer   1 . 0 5 5 8   MS,   DL   ar ch itectu r es  ANN - 2   ac c u r ac y   =9 8 . 5 3 %,   p r ec is io n   =9 7 . 2 7 %,  r ec all   =9 9 . 7 9 % ,   a n d   F 1 - s co r e   =9 8 . 5 2 %,  an d   MCC   =9 7 . 1 0 %,  with   tr ain in g   tim o f   9 . 6 6   MS  an d   test in g   tim o f   0 . 8 6   MS.   C NN  an d   ANN - 1   ac h iev ed   a   b it  h ig h er   ac cu r ac y   b u t   s h o we d   m ar g i n ally   lo wer   r o b u s tn ess   to   n o is an d   im b alan ce .   co m p ar ed   t o   o th e r   DL   m o d els h ig h lig h tin g   th c o s t o f   th B ee   o p tim izatio n   at  th e   p r ed ictio n   s tag as sh o wn   in   T a b le  4 .       T ab le  4 .   Per f o r m an ce   m etr ics M L /DL   th UNSW - N B 1 5   M o d e l s   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   ( %)   M C C   ( %)   Tr a i n i n g   t i me   M / S   Te st i n g   t i m e   M/S   LR   94 . 8 3   9 1 . 9 2   98 . 0 1   9 4 . 8 3   8 9 . 8 6   0 . 0 2 3 8   0 . 0 0 0 6   GNB   6 3 . 8 3   9 5 . 8 7   2 6 . 9 9   6 3 . 8 3   3 7 . 6 0   0 . 0 0 8 3   0 . 0 1 1 9   S G D   9 8 . 1 3   9 8 . 17   9 8 . 1 3   9 8 . 1 3   9 6 . 3 0   0 . 0 1 7 4   0 . 0 0 0 8   LD A   9 8 . 1 0   9 6 . 8 0   9 9 . 38   9 8 . 07   9 6 . 2 3   0 . 0 6 5 6   0 . 0 0 2 5   K N N   9 8 . 5 6   9 7 . 5 2   9 9 . 5 8   9 8 . 5 4   9 7 . 15   0 . 0 0 1 4   0 . 2 2 4 0   K N N   +   B e e   9 8 . 5 9   9 8 . 5 6   9 8 . 5 9   9 8 . 5 9   9 7 . 2 0   0 . 0 0 1 2   1 . 0 5 5 8   LSTM   9 6 . 4 0   9 5 . 1 3   9 7 . 6 0   9 6 . 3 5   9 2 . 8 2   1 3 . 5 2   1 . 7 2   C N N   9 8 . 2 3   9 6 . 8 7   9 9 . 5 8   9 8 . 2 1   9 6 . 5 0   9 . 3 4   0 . 8 6   ANN - 1   9 8 . 4 3   9 7 . 9 0   9 8 . 8 0   9 8 . 4 0   9 6 . 8 7   1 7 . 9 7   1 . 1 3   ANN - 2   9 8 . 5 3   9 7 . 2 7   9 9 . 7 9   9 8 . 5 2   9 7 . 1 0   9 . 6 6   0 . 8 6   R N N   9 8 . 4 6   9 7 . 0 7   9 9 . 8 6   9 8 . 4 4   9 6 . 9 4   1 9 . 5 3   1 . 7 0   G R U   9 8 . 4 6   9 7 . 5 8   9 9 . 3 1   9 8 . 4 4   9 6 . 9 7   9 . 1 2   0 . 5 1   G R U   +   B e e   9 8 . 3 3   9 7 . 0 1   9 9 . 6 6   9 8 . 3 1   9 6 . 7 0   1 9 . 7 8   0 . 5 4       4 . 3 .     Ana ly s is   o n CIC - DDo S2 0 1 9   da t a s et   I n   th C I C - DDo S2 0 1 9   d ataset  th SGD  m o d el  ac h iev ed   ac cu r ac y   is   9 9 . 5 0 %,  m ain tai n in g   p ar ity   im p r o v in g   co n s is ten cy   ac r o s s   all  m etr ics  p r ec is io n   is   9 9 . 5 0 %,  r ec all   is   9 9 . 5 0 %,  MCC   is   9 9 . 0 0 an d   th e   m o d els  s u ch   as  L R   is   9 7 %,  an d   GNB  is   9 0 %,  an d   u ltra - lo laten cy   tr ain in g   0 . 0 1 4 1   MS ,   test in g   0 . 0 0 0 6   MS,   an d   i n   th e   DL   m o d els,   GR B ee   ac h iev ed   ac cu r ac y   =9 9 . 7 3 %,   p r ec is io n   =9 9 . 8 6 %,  r ec all   =9 9 . 5 9 %,    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.