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.  1 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 ,   p p .   2618 ~ 2 6 3 2   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 3 . p p 2 6 1 8 - 2 6 3 2           2618     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Driv eShield a tt e ntion - ba sed hy bri d neural n etwork   for  intrusio n de tec tion in au tom o tive  c o ntroller a rea ne t wo rks       Vis m a y a   K o o t a y i K un na cher i 1 ,   Arul  L ee na   Ro s P et er   J o s eph 2   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   H u ma n i t i e s S R M   I n st i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   A p p l i c a t i o n s,  Fa c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   H u ma n i t i e s S R M   I n st i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 7 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Feb   1 2 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ap r   2 0 ,   2 0 2 6       Ve h icle   n e two rk   se c u rit y   is  imp o rtan a i n c re a sin g   a m o u n ts  o c o n n e c ted   tec h n o l o g y   a re   b e in g   a d d e d   to   v e h icle s   n o wa d a y s,  p u tt i n g   t h e m   a risk   o c y b e ra tt a c k s.  T h is  p a p e p re se n t Driv e S h ield ,   a   n o v e re a l - ti m e   in tr u sio n   d e tec ti o n   s y ste m   (IDS)   t h a is  t h e   first  t o   c o m b in e   g a ted   re c u r re n u n it s   (G RU),  c o n v o lu t io n a n e u ra n e two rk (CNN ) ,   a n d   lo n g   sh o rt - ter m   m e m o ry   (LS TM with   a n   a tt e n ti o n   m e c h a n ism .   Th e   sy ste m a ti c   p re - p ro c e ss in g   p ip e li n e ,   wh ich   i n c lu d e fe a tu re   e n g in e e rin g ,   t h e   sy n t h e ti c   m in o rit y   o v e rsa m p li n g   tec h n i q u e   (S M OT E)  fo c las b a lan c in g ,   a n d   n o r m a li z a ti o n .   Th e   m o d e l   wa v a li d a ted   o n   th e   o p e n   train in g   i n tru si o n   d e tec ti o n   s y ste m   (OTIDS)   d a tas e a n d   th e   Ha c k in g   a n d   C o u n term e a su re   Re s e a rc h   Lab   (HCRL)  c a h a c k in g   d a tas e t.   I n   th e   HCRL  d a tas e t,   th e   m o d e h a d   a n   a c c u ra c y   o 9 6 . 3 0 %   with   F 1 - sc o r e a h ig h   a 9 6 %   f o a ll   k in d o a tt a c k s.   On   th e   OTIDS   d a tas e t,   it   p e rfo r m e d   v e ry   we ll   i n   term o f   g e n e ra li z a ti o n ,   with   a   h ig h e st  a c c u ra c y   o 9 9 . 7 8 %   a n d   we ig h te d   F 1 - sc o re   o 9 9 . 7 8 % .   T h e   a d d it i o n   o a n   a tt e n ti o n   m e c h a n is m   e n a b led   th e   m o d e t o   c o n c e n tr a te  o n   t h e   m o st  sig n ifi c a n fe a tu re s,  p ro v id i n g   b e tt e a d a p ta b il it y   t o   c h a n g i n g   th re a ts.  Th e se   fin d in g d e m o n stra te  t h e   e ffica c y ,   sc a lab il it y ,   a n d   re li a b i l it y   o th e   sy ste m   fo in - v e h icle   n e two r k   s e c u rit y .   T h e   fu t u re   re se a rc h   will   fo c u o n   p e rfo rm a n c e   o n   lo we r - fre q u e n c y   a tt a c k th r o u g h   th e   st u d y   o f   u n s u p e rv ise d   lea rn in g   m e th o d s a n d   re a l - wo rld   d e p lo y m e n tri a ls.   K ey w o r d s :   C o n tr o ller   ar ea   n etwo r k   Dee p   lear n in g   E lectr o n ic  co n tr o l u n it   I n tr u s io n   d etec tio n   s y s tem   In - v eh icle  n etwo r k   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ar u l L ee n R o s Peter   J o s ep h   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   A p p licatio n s ,   Facu lty   o f   Scien ce   a n d   Hu m an ities   SR I n s titu te  o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   Kattan k u lath u r ,   C h e n n ai,   I n d i a   E m ail: le en a. r o s e5 2 7 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h s ig n if ican ce   o f   c y b er s ec u r ity   in   th ese  in n o v ativ tec h n o lo g ies  h as  g r o wn   as  th au to m o tiv in d u s tr y   p r o g r ess es  with   co n n ec ted   an d   d r i v er less   v eh icl es.  T h in cr ea s in g   in teg r atio n   o f   co n tem p o r ar y   au to m o tiv tech n o lo g ies,  s u ch   as  elec tr o n ic  co n tr o u n it s   ( E C U)   an d   co n tr o ller   ar ea   n etw o r k   ( C AN )   b u s ,   h as  m ad au t o m o b iles   v u ln er a b le  to   a   n u m b er   o f   cy b e r s ec u r ity   is s u es  [ 1 ] .   I n - v eh i cle  n etwo r k s   a r co m p u tatio n ally   s u p p o r ted   b y   th E C U,   wh ich   r eg u lates  n u m b er   o f   s u b s y s tem s ,   in clu d in g   en ter tain m e n t,  en g in m an a g em en t,  an d   b r a k in g b ec au s o f   its   elec tr o n ic  co m p o n en ts   an d   n etwo r k ed   s y s tem s ,   E C U s   h av e   b ec o m p r o m in en tar g et  f o r   attac k er s   [ 2 ] .   B ein g   d e v o i d   o f   en cr y p tio n   a n d   au th e n ticatio n   s u p p o r t,  th e   co n v en tio n al  C AN  b u s   p r o to co ls   ar v u ln er ab le   to   m alicio u s   in ter f e r en ce   a n d   u n a u th o r ized   ac ce s s with   g r ea ter   c o n n ec tiv ity ,   th er e   is   g r ea ter   ex p o s u r e   to   c y b er attac k s ,   wh ich   in   tu r n   r esu lt  i n   r is k   o f   in ju r y   to   d r iv er s   an d   o cc u p a n ts   o r   co m p r o m is p r iv ac y   o r   in teg r ity   [ 3 ] .   T h C AN  b u s   i s   m es s ag b r o ad ca s tin g   b u s   th at  ca n   tr an s m it  u p   to   6 4   b its   o f   d ata  i n   f r a m es ,   as  s h o wn   in   Fig u r 1 ,   an d   C AN  id en tifie s   th e   p h y s ical  lay er   an d   d ata   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       Dri ve S h ield :   a tten tio n - b a s ed   h yb r id   n eu r a l n etw o r fo r   in tr u s io n   …  ( V is ma ya   K o o ta yi  K u n n a ch eri)   2619   lin k   o f   o p en   s y s tem   in ter co n n ec tio n   ( OSI )   an d   p r o v id es  s im p le  n etwo r k   s o lu tio n   f o r   q u ick   in - v e h icle  co m m u n icatio n   [ 4 ] .   I ts   g o al  was  to   r ed u ce   wir in g   co s ts   b y   allo win g   in d ep en d e n elec tr o n ic  co n tr o m o d u les   ( E C Ms )   to   co m m u n icate   u s in g   s in g le  wir p air s ,   im p r o v in g   d r iv in g   c o m f o r an d   s af ety   v i s m o o th   in p u an d   o u tp u co o r d in atio n   [ 5 ] h o we v er ,   s ec u r ity - wis it  lack s   in te g r ated   au th en ticatio n   an d   en cr y p tio n ,   em p l o y s   b r o ad ca s tech n iq u th at  m ak es  m ess ag es  ac ce s s ib le  to   all   n o d es,  an d   d u to   its   lack   o f   an   ac ce s s   co n tr o m ec h an is m   C AN  is   s u s ce p tib l to   s p o o f in g   an d   d en ial - of - s er v ice  ( Do S)  attac k s   [ 6 ] .   ty p i ca l CAN f r am h as   an   id en tific atio n   o f   1 1   b its   [ 7 ] ,   [ 8 ]   ( an d   an   ex p an d e d   C AN  f r am e   h as  a   2 9 - b it   id en tifie r ) ,   an d   b ec a u s an y   n o d es  lin k ed   to   th C AN  b u s   will  r ec eiv m ess ag es  i s s u ed   b y   an y   o th er   n o d e,   it  is   s im p le  f o r   an   attac k er   to   jo in   n etwo r k   tr af f ic  an d   r ea d   d ata  f r am es;  f u r th er m o r e,   m ess ag es  tr an s f er r ed   b etwe e n   E C Us  in   C AN   n etwo r k   lack   au th e n ticato r   in f o r m atio n ,   s o   an   attac k er   ca n   s to p   f r am f r o m   g ettin g   to   th p er s o n   it' s   m ea n t   f o r   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Fig u r 2   illu s tr ates  ty p ical  in - v eh icle  C AN  n etwo r k   an d   th c o m m o n   attac k   s u r f ac es  co n s id er ed   in   th is   s tu d y .           Fig u r 1 .   Stan d a r d   an d   ex te n d ed   C AN  f r am f o r m ats           Fig u r 2 .   T y p ical  in - v eh icle  C AN  ar ch itectu r with   k ey   E C Us an d   m ajo r   attac k   v ec to r s ,   i n clu d in g   OB D - II  co n tact  attac k s   an d   r e m o te  n o n - co n tact  attac k s       R ec en s tu d ies  h av ev alu ated   m ac h in lear n in g   an d   d ee p   le ar n in g   ( DL )   m eth o d s   f o r   C AN  in tr u s io n   d etec tio n ,   s h o win g   p r o m is in g   co m p ar ativ r esu lts   f o r   d ata - d r iv en   ap p r o ac h es  [ 1 1 ] ,   as  well  as  d em o n s tr atin g   th at  h y b r id   d ee p   ar c h itectu r es  ca n   s ig n if ican tly   im p r o v d etec tio n   ac c u r ac y   i n   r ea l - wo r ld   in - v eh icle   en v ir o n m en ts   [ 1 2 ] .   W ith   p r o m is in g   d etec tio n   b y   DL   m o d e ls ,   th ab ilit y   to   id en tify   em er g in g   th r ea ts ,   an d   th e   em er g en ce   o f   DL ,   th in - v eh i cle  in tr u s io n   d etec tio n   s y s tem   ( I DS )   p ar ad ig m   tak es  o n   n ew  d im en s io n   [ 1 3 ] Fed er ated   an d   m eta - lear n in g   ap p r o ac h es  h av e   also   b ee n   e x p lo r ed   to   en h an ce   p er s o n ali za tio n   an d   ze r o - d ay   ad ap tab ilit y   in   I o T   an d   au to m o tiv I DSs   [ 1 4 ] ,   r ein f o r cin g   th n ee d   f o r   I DS  d esig n s   t h at  r em ain   ef f ec tiv e   u n d er   e v o lv in g   attac k   s tr ateg i es a n d   o p er atio n al  co n s tr ain ts .   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.  1 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 6 1 8 - 2 6 3 2   2620   I n   s p ite  o f   g r o win g   in ter est  in   DL - b ased   I DS  s o lu tio n s   f o r   C AN  b u s   n etwo r k s ,   m o s wo r k   is   b ased   o n   s in g le - m o d el  ar c h itectu r e s ,   wh ich   p r ev en ts   th em   f r o m   s im u ltan eo u s ly   r ec o g n izin g   b o th   s p atial  an d   tem p o r al  p atter n s .   Fo r   ex a m p le,   So n g   et  a l [ 1 5 ]   d e v el o p ed   an   e n tire ly   c o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k     ( C NN ) - b ased   I DS  o p tim ized   f o r   s p atial  f ea tu r e   ex tr ac tio n   an d   Ho s s ain   et  a l [ 1 6 ]   in tr o d u ce d   a n   l ong    s h o r t - ter m   m e m o r y   ( L STM ) - o n ly   m o d el  th at   was  s o lely   c o n ce r n e d   with   s eq u e n tial  d ep en d en cies  in   C AN   m ess ag es.  L ik ewise,   lig h tw eig h g ate d   r ec u r r e n u n it   ( GR U) - b ased   s y s tem   was  p r o p o s e d   to   r ed u ce   laten c y   in   r ea l - tim d etec tio n   [ 1 7 ] ,   y e lack s   s p atial   co n tex in teg r atio n .   Su ch   s in g le - ar ch itectu r m eth o d s   ten d   to   f ail   to   g en e r alize   o v e r   d if f er en ty p es  o f   attac k s   an d   d atasets ,   an d   ca n   f ail  to   ca p tu r c r u cial  cr o s s - f ea tu r e   d ep en d e n cies  in   C AN  tr af f ic.   T ab le  1   p r esen ts   co m p ar ativ s u m m ar y   o f   th ex is tin g   lite r atu r e,   h ig h lig h tin g   k ey   asp ec ts   s u ch   as  m o d el  ar ch itectu r e,   d atasets ,   d etec ti o n   p e r f o r m an ce ,   f alse  p o s itiv r ates,  an d   class   im b alan ce   h an d lin g .   A   v is u a tax o n o m y   s u m m ar izin g   th e   ev o lu tio n   o f   I DS  m o d els  f o r   in - v eh icle   C AN  n etwo r k s   is   p r o v id e d   in   Fig u r 3 .   R ep r esen tativ e   ex am p les  in clu d a   VGG - 16 - b ased   C NN  m o d el  b y     Ah m ed   et  a l.   [ 1 8 ]   ( h i g h   ac c u r ac y   f o r   Do an d   f u zz y   with   0 . 6 f alse  p o s itiv r ate  ( FPR ) ,   b u m is s in g   tem p o r al  m o d elin g   an d   r ea l - wo r ld   ap p licatio n ) ,   C NN L STM   m o d el  b y   Alf er aid et  a l.   [ 1 9 ]   ( u p   to   9 9 . 7 ac cu r ac y   b u with o u class   i m b alan ce   h an d lin g   o r   tem p o r al  atten tio n ) ,   an d   an   L ST M - GR m o d el  b y     Alk h atib   et  a l.   [ 2 0 ]   ( h i g h   AU C   o n   s y n th etic  tr af f ic  b u t   with o u r ea l - tim e   v er if icatio n   an d   r ea C AN  tr af f ic   g en er aliza b ilit y ) .   R elate d   ef f o r ts   in clu d I DS - I VN  b y   Alq ah tan an d   Ku m ar   [ 2 1 ]   ( au to en co d er - b ased     C NN L STM   with   9 9 ac c u r ac y   a n d   0 . 3 2 FP R ,   b u t   with o u d ep lo y m en f ea s ib ilit y   an d   s ca lab ilit y   in s ig h ts ) ,   an   ML P - b ased   I DS  b y   An ze r   an d   E lh a d ef   [ 2 2 ]   ( g o o d   class if icatio n   b u t   s h allo tem p o r al   p r o ce s s in g ) ,   a n d   L STM   a u to en co d er s   b y   Ash r af   et  a l.   [ 2 3 ]   ( m o r th a n   9 8 ac cu r ac y ,   b u less   r ea l - tim e   r elev an ce ) .   I n   ad d itio n ,   L i   et  a l [ 2 4 ]   p r o p o s ed   a n   a d ap tiv d ee p   lear n in g   ( ADL )   m o d el  f o r   s m ar t - g r id   tr a f f ic   ( n etwo r k   s ec u r ity   lab o r ato r y - k n o wled g e   d is co v er y   in   d ata b ases   ( NSL - KDD ) )   with o u d ir ec C AN  u s o r   tem p o r al  f ea tu r m o d elin g ,   El - Gay ar   et  a l .   [ 2 5 ]   p r o p o s ed   D FS E Net  ( 9 8 9 9 ac cu r ac y   v i p ar allel  en s em b le  lear n er s   b u with o u ex p licit  tem p o r al  s eq u en ce   lear n in g ) ,   an d   Kan g   an d   Kan g   [ 2 6 ]   i n tr o d u ce d   an   ea r ly     DNN - b ased   I DS  with   d ee p   b elief   n etwo r k   ( DB N )   in itializatio n   f o r   C AN  p ac k et   class if icatio n ,   b u with o u cu r r en h y b r id   f ea tu r ex tr ac ti o n   m eth o d s   an d   th o r o u g h   ev a lu atio n   m etr ics.  C AN   f r am co n tain s   m u ltip le  f ield s ,   in clu d in g   t h id en tifie r   ( 1 1 - b it  s tan d ar d   o r   2 9 - b it  ex ten d ed ) ,   c o n tr o f ield   ( 6   b its ,   in clu d in g   th e   4 - b it   d ata  len g th   co d e ) ,   d ata  f iel d   (0 8   b y tes),   cy clic  r ed u n d a n c y   ch ec k   ( CRC )   f ield   ( 1 5   b its ) ,   ac k n o wled g m en ( AC K )   s lo t,  an d   en d - of - f r a m b its .   T h b r o a d ca s n atu r o f   C AN  m ea n s   th at  all  n o d es  r ec eiv ev e r y   tr an s m itted   f r am e,   a n d   th e   p r o to co d o es  n o p r o v id b u ilt - in   au th en ticatio n ,   wh ich   m ak es  in jectio n   an d   s p o o f in g   attac k s   f ea s ib le.           Fig u r 3 .   T a x o n o m y   o f   I DS m o d els f o r   a u to m o tiv C AN  n et wo r k s       I n   o r d er   t o   o v er c o m e   t h e s e   d r a w b a c k s ,   t h i s   p ap e r   in t r o d u c es   D r i v e S h i e ld ,   a   DL - b a s ed   h y b r i d   I D S   t h a t   co m b i n e s   C N N ,   L S T M ,   a n d   G R U   l a y er s   w i t h   an   ad d e d   a t t en t i o n   m e ch a n i s m   t o   d y n am i c a l l y   w e i g h i m p o r t a n f ea t u r e s   i n   s p a t ia l t e m p o r a l   C A N   d a t a .   T h i s   e n a b le s   t h s y s t e m   t o   p r i o r i t i z t h m o s t   d i s c r i m in a t i v e   f e a t u r e s   a c r o s s   t i m e   a n d   f e a tu r s p a c e,   im p r o v i n g   d e t ec t i o n   ac c u r a c y   u n d er   d i v er s e   a t ta c k   c o n d i t i o n s .   A d d i t i o n a l l y ,   we  t e s t h m o d e l   o n   t wo   d i f f e r e n t,   p u b l i c ly   a v a i l ab l d a ta s e t s   ( H a ck i n g   a n d   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       Dri ve S h ield :   a tten tio n - b a s ed   h yb r id   n eu r a l n etw o r fo r   in tr u s io n   …  ( V is ma ya   K o o ta yi  K u n n a ch eri)   2621   C o u n t er m e a s u r e   R e s e ar c h   L a b   ( H C R L )   a n d   o p en   t r a in i n g   i n tr u s i o n   d e t e c t io n   s y s t e m   ( O T I D S )   t o   v er i f y   r o b u s t n e s s ,   an d   a d d   s y n t h e t ic   m i n o r i ty   o v e r s am p l in g   te ch n i q u e   ( S M O T E )   b a la n c in g   a d d r e s s i n g   a   m a jo r   l i m i t a t i o n   o f   e x i s t i n g   C A N   d a t a s e t s   t h a t   a r e   o f te n   s k e w e d   t o w a r d   n o r m a l   t r af f i c,   m u l t i - m e t r ic   e v a lu a t io n ,   a n d   d ep l o y m en t - r e a d y   p e r f o r m a n c u s i n g   T e n s o r F l o w / K er a s   i n   a   G P U - em p o w e r e d   c l o u d   e n v i r o n m en t   to   s h o w   r e a l - t i m ef f e c t iv en e s s .   C o m p a r ed   t o   th s t u d i e s   i n   T ab l 1 ,   Dr i v e Sh i e l d   p r e s en t s   n o v e l   h y b r id     DL   m o d e l   c o n s i s t i n g   o f   C N N ,   L S T M ,   a n d   G R U   s t r u c tu r e s   r e i n f o r c e d   b y   an   a t t en ti o n   m e ch a n i s m   t o   e f f i c i en t l y   c ap t u r e   C A N   d a t s p a t i a l ly   a s   we l l   a s   te m p o r al l y ;   w h e r e a s   m o s p r e v io u s   s t u d i e s   c o m p a r e   o n   j u s t   o n e   d a t a s e o r   d o   n o ad d r e s s   c l a s s   im b a la n c e,   o u r   s y s t e m   i s   co m p a r ed   o n   t w o   p u b l i c   C A N   d a t a s e t s   ( H C R L   a n d   O T I D S)   w i t h   S M O T E - b a s ed   b a la n c in g   an d   p e r f o r m s   r o b u s t l y   w i t h   as   m u c h   a s   9 6 . 3 0 a c c u r a c y   an d   0 . 9 6   F1 - s co r o n   H C R L ,   a n d   w i t h   9 9 . 7 8 ac c u r ac y   an d   0 . 9 9   w e ig h te d   F1 - s c o r o n   OT I D S .   A l s o ,   t h m o d e l   h a s   r ea l - t i m e   d ep l o y m en t   c ap a b i l i t i e s   a n d   p r o v i d e s   ex t e n s iv e   m u l t i - m e t r i c   a s s e s s m en t s   s u c h   a s   c o n f u s io n   m a t r ic e s ,   r e ce i v er   o p e r a t i n g   ch a r ac te r i s t i c   ( R O C )   cu r v e s ,   p e r - cl a s s   a n a l y s i s   an d   s t a t i s t i c a l   a n al y s i s   wh i c h   m ak e s   i a   m o r e   h o l i s t i an d   g en e r a l i za b l s o lu t i o n   f o r   co n tem p o r a r y   v eh i c u l ar   n e t w o r k s ;   to   t h b e s t   o f   o u r   k n o w l ed g e,   n o   p r i o r   C A N   I D w o r k   j o in t l y   i n t eg r a t e s   C N N ,   L S T M ,   G R U ,   an d   a t t e n t i o n ,   v a l i d a t ed   a c r o s s   tw o   r e a l - wo r ld   d a t a s e t s   w i th   s t a t i s t i c a l   s i g n if i c an c a n a l y s i s   a n d   d e p lo y m e n t - o r i en t e d   l a t e n c y   b en c h m a r k i n g .       T ab le  1 .   L iter atu r r ev iew   S tudy   Da tas e t   M ode l   De tec ti on  p e r f o r manc e   FPR   C las s   im ba lanc e   ha ndli ng   C omput a ti o na l   o ve r he a d   De ploym e nt /   r e s our c e   c o n s i d e r a t i o n s   Z e r o - da y/   uns upe r vis e c a pa bil it y   Ahme   e al [ 18]   S im ula ted  C AN   ( byte - im a ge   r e pr e s e ntation )   C NN   ( V GG - 1 6)   DoS/ f uz z ≈96%   0. 6%   Not  a ddr e s s e d   High  ( im a ge - ba s e C NN )   GPU - o r iente im a ge   pipeline;  high  memo r f ootp r int   No  ( s upe r vis e d)   Alf e r a id e al.   [ 19]   NSL - KDD   C NN   +   L S T M   ≈  99. 7%   L ow  ( not  r e por ted )   Not  a ddr e s s e d   High  ( de e C NN - R NN )   Dis tr ibut e S pa r k - ba s e tr a ini ng not  E C U - o r iente d   No  ( s upe r vis e d)   Alkha ti   e al.   [ 20]   S ynthetic  S OM E / I P   L S T M   +   G R U   AU C   > 0. 8   Not  s pe c if ied   Not  s pe c if ied   M ode r a te  ( r e c ur r e nt  model)   S ynthetic  t r a f f ic  only;   no  e mbedde de ploym e nt  a na lys is   L im i ted   Alqa htani  a nd   Kuma r   [ 21]   R OA ( C AN )   C NN   +   L S T M   Autoe nc ode r   ≈99%   0. 32%   Not  ha ndled   M ode r a te High  ( a utoenc ode r )   R e c ons tr uc ti on - ba s e inf e r e nc e   incr e a s e s   the  r unti me  c os t   P a r ti a ( a nomaly - ba s e d)   Anz e r   E lhade f   [ 22]   KDD - 99   M L P   High  ( not  s pe c if ied)   Not  r e por ted   Not  dis c us s e d   L ow  ( s ha ll ow  ne twor k )   L ight we ight   model;  lac ks   tempor a modeling   No   As hr a f     e al.   [ 23]   Car - Ha c king  a nd   UN S W - NB 15   L S T M   Autoe nc ode r   C a r   > 99% ,   UN S W   ≈98%   Not  r e por ted   Not  ha ndled   M ode r a te   Of f li ne   e va luation;   no  late nc pr of i li ng   P a r ti a ( a nomaly - ba s e d)   L e al.   [ 24]   NSL - KDD  ( S ma r Gr id )   Ada pti ve   DL   +   M L   I mpr ove ove r   M L   ba s e li ne s   Not  r e por ted   Not  e xpli c it ly  a ddr e s s e d   M ode r a te   Non - C AN   domain;  gr id - or iente de ploym e nt   L im i ted   El - G a ya r   e al.   [ 25]   C I C I DS  a nd   Car - Ha c king   DFS E Ne ( E ns e mb le  M L )   C I C I DS  ≈99. 2% ,   C a r   ≈98%   ≈4. 4%   Da ta  ba lanc ing  a ppli e d   High  ( e ns e mbl e   inf e r e nc e )   I nc r e a s e memor a nd  inf e r e nc e   c os t   No   Ka ng  a nd   Ka ng   [ 26]   In - ve hic le  C AN   DN ( DB N - ini ti a li z e d )   I mpr ove de tec ti on  r a ti o   Not  r e por ted   Not  ha ndled   M ode r a te   E a r ly  E C U - or iente DL s ha ll ow  a r c hit e c tur e   No   P r opos e W or ( Dr ive   S hield )   HC R L   a nd   OT I DS   C NN   +   L S T M   +   G R +   Attention   HC R L   = 96. 30% ,   OT I DS  = 99. 78%   L ow  ( ≈0. 01% )   S M OT E   ( tr a in ing  only)   M ode r a te  ( hybr id  model )   B a s e li ne   F P 32  inf e r e nc e   late nc mea s ur e d;  GPU - ba s e e va luation;   E C U - o r iente opti mi z a t ion  r oa dmap   S upe r vis e ( e xtens ions   dis c us s e d)       2.   P RO P O SE AP P RO ACH   I n   th n e x s ec tio n ,   we  p r o v id th d ataset  d escr ip tio n ,   d ata  p r ep r o ce s s in g ,   an d   m o d el  a r c h itectu r e.   T h is   s ec tio n   ex p lain s   h o th r aw  C AN   tr af f ic  is   p r ep ar ed   an d   tr a n s f o r m e d   in to   m o d el - r ea d y   in p u t   s eq u en ce s .   Fig u r 4   s h o ws th e   o v er all  d esig n   an d   w o r k f l o o f   th p r o p o s ed   m eth o 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.  1 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 6 1 8 - 2 6 3 2   2622       Fig u r 4 .   Sh o ws th p r o p o s ed   m o d el  an d   ex p e r im en tal  m eth o d s   ap p lied       2 . 1 .     Da t a s et   d escript io n   T h HC R L   C A R   h ac k in g   d a taset  [ 2 7 ]   an d   OT I DS  d ataset  was   u tili ze d   to   ass ess   th s u g g ested   ap p r o ac h .   HC R L   co m p r is es  ac tu al  C AN  tr af f ic  ca p tu r ed   th r o u g h   th e   OB D - I I   p o r u n d er   th e   m ess ag e   in jectio n   attac k s ,   s u ch   as  Do S,  g ea r   s p o o f in g ,   r e v o lu tio n s   p er   m in u te  ( R PM )   s p o o f in g ,   an d   f u zz y   attac k s .   Attack s   in clu d in jectin g   C AN  m ess ag es  with   h ig h   f r eq u e n cy   ( e. g . ,   ev er y   0 . 3 1   m s ) ,   wh er ea ch   d ataset  in clu d es  ap p r o x im ately   3 0 0   in jectio n   ev en ts   o v er   3 0 4 0   m in u tes  o f   tr a f f ic.   E ac h   attac k   last s   f o r   3 5   s ec o n d s .   T h d ata  in clu d es c o lu m n s   lik C AN  I D,   t im estam p ,   DL C ,   DAT [ 0 7 ] ,   an d   f lag .   T h OT I DS ( C AN  in tr u s io n   d etec tio n d ataset  [ 2 8 ]   was g ath er ed   f r o m   g en u in KI SOUL   v eh icle  th r o u g h   th OB D - I I   p o r u n d e r   n o r m al  d r iv es  an d   c o n tr o lle d   attac k s .   I co m p r is es  f o u r   ty p es:  b en ig n   tr af f ic,   Do attac k s ,   f u zz y   attac k s ,   an d   im p er s o n atio n   attac k s .   Do co n s is ts   o f   h ig h - f r eq u en cy   in j ec tio n   o f   C AN  I '0 × 0 0 0 ' f u zz y   attac k s   in ject  r an d o m   I Ds  an d   d ata;  im p er s o n atio n   attac k s   im p er s o n ate  le g itima te  m ess ag e s   ( e. g . ,   C AN  I ' 0 × 1 6 4 ' ) .   T h d ataset  co n tain s   r ea l - tim C AN   tr af f ic  an d   is ,   th er ef o r e,   ap p r o p r iate  f o r   ass ess in g   I DS m o d els in   r ea l in - v eh icle  s ce n ar io s .     2. 2 .     Da t a   p re pro ce s s ing   W u s ed   C A R   h ac k in g   d atase an d   OT I DS  d ataset ,   wh ich   i n clu d f u zz y ,   Do S,  R PM  s p o o f in g ,   a n d   g ea r   s p o o f i n g ,   im p er s o n atio n   attac k s   co llected   f r o m   in - v eh i cle  n etwo r k   lo g s .   E ac h   d atase co n tain s   co lu m n s   s u ch   as  tim es tam p d ata  len g th   co d e   ( DL C ) ,   C AN  I D,   d ata  b y tes ,   an d   an   attac k   lab el.   T o   ev alu ate  th p r o p o s ed   m eth o d ,   a   tr ain - v ali d atio n   s p lit  was  u s ed   d u r in g   t r ain in g ,   with   a   2 0 %   d ata   u s ed   f o r   v alid atio n .   T o   r ed u ce   co m p u tatio n al  lo a d   w h ile  m ain tain in g   r e p r esen tativ ity ,   1 0 r an d o m   s am p le  was  ex tr ac ted   f r o m   ea ch   d ataset  r esp ec tiv ely .   E a ch   d ataset  was  th en   ap p lied   t o   h av e   th co l u m n s   s tan d ar d ized   an d   h ad   lab els  ass ig n ed   to   ea ch   b ased   o n   t h k in d   o f   attac k   it  was  ( e. g .   ' Do S   attac k '   an d   ' f u zz y   attac k ' ) .   S in ce   C AN  I Ds  an d   d ata  b y tes  wer o r i g in ally   in   h ex ad ec im al,   we  co n v er ted   it  to   in teg er s   to   m a k it  co m p atib le  with   DL   m o d els.  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       Dri ve S h ield :   a tten tio n - b a s ed   h yb r id   n eu r a l n etw o r fo r   in tr u s io n   …  ( V is ma ya   K o o ta yi  K u n n a ch eri)   2623   n ew  ' m ess ag e '   f ea tu r was  also   cr ea ted   f o r   f ea tu r e   en g in ee r in g   p u r p o s es   b y   c o n ca ten a tin g   th ei g h d ata   b y tes  ( DAT [ 0 ]   to   DAT [ 7 ] )   to   f o r m   s in g le  n u m er i ca v alu e ,   wh ich   was  s u b s eq u en tly   s av ed   as  a   s ep ar ate  f ea tu r e.   T h tim estam p   co lu m n   was  also   co n v er te d   to   d atetim f o r m at  in   ca s we  n ee d ed   to   wo r k   in   r ea tim e.   Fin ally ,   s tan d a r d   s ca lin g   was  ap p lied   t o   all  f ea tu r es,  n o r m alizin g   d ata  v alu es  s o   th at  ea ch   f ea tu r e   co n tr ib u ted   eq u ally   to   th le ar n in g   p r o ce s s .   T h SMOT E   was  u s ed   to   f ix   th d ataset's  class   im b alan ce .     Fig u r 5   s h o w s   th class   d is tr ib u tio n s   in   th e   HC R L   d ataset   b ef o r ( Fig u r 5 ( a) )   a n d   af ter   ( Fig u r 5 ( b ))   ap p ly in g   SMOT E   an d   Fig u r 6   s h o ws  th OT I DS  d atas et   b ef o r ( Fig u r 6 ( a) )   an d   af ter   ( Fig u r 6 ( b ) )   ap p ly in g   SMOT E .   E ac h   d atas et  was  h ig h ly   im b alan ce d ,   th im b alan ce   ca n   b ias  th m o d el  to war d   m ajo r ity   class es,  lead in g   to   p o o r   d etec t io n   o f   r a r in t r u s io n s .   T o   a d d r ess   th is ,   we  ap p lied   SMOT E   t o   th e   tr ain in g   d ata,   g en er atin g   a d d itio n al  s y n th etic  s am p les f o r   m in o r ity   class es.   Fig u r es  5   an d   6   s h o th class   d is tr ib u tio n s   b ef o r a n d   af ter   SMOT E   was  u s ed .   SMOT E   wo r k s   well   to   b alan ce   class   r ep r esen tatio n   an d   m a k it  ea s ier   to   f in d   attac k s   o n   m in o r ities ,   b u it  m ay   ad d   s y n th etic  s am p les  th at  d o n ' f u lly   s h o w   th tim an d   s tr u ctu r e   lim its   o f   r ea l   C AN  tr af f ic,   esp ec ially   f o r   attac k s   th at   h ap p en   q u ic k ly   o r   at  l o f r e q u en cies.  Sy n th etic  in ter p o latio n   lik t h is   ca n   s m o o th   o u s u d d en   c h an g es  in   attac k s   o r   cr ea te  f ea tu r co m b in atio n s   th at  d o n ' r ea lly   r ep r e s en r ea l - wo r ld   m ess ag s eq u e n ce s .   W lo o k ed   at  o th er   way s   to   d ea l w ith   im b alan ce ,   lik ad ap tiv s y n th etic  s am p lin g   ( ADASYN) ,   r an d o m   u n d er s am p lin g ,   an d   co s t - s en s itiv lear n in g .   ADA SYN  d y n am ically   f o cu s es  o n   s am p les  th at  ar h ar d e r   to   lear n ,   b u it  ca n   also   m ak n o is in   h ig h - d im e n s io n al  s eq u en ce   d ata  wo r s e.   Un d er s am p lin g ,   o n   th o t h er   h a n d ,   r u n s   th r is k   o f   th r o win g   awa y   u s ef u b e n ig n   p atter n s   th at   ar im p o r ta n f o r   c o n tr o llin g   f alse  p o s itiv es  in   s af ety - cr itical   au to m o tiv en v ir o n m en ts .   I n   t h is   s tu d y ,   SMOT E   was  ch o s e n   as  b alan ce d   co m p r o m is b ec au s it  is   ea s y   to   u s e,   s tab le,   an d   wid ely   u s ed   in   th e   liter atu r e   o n   C AN  in tr u s io n   d etec tio n .   I t   allo ws  f o r   co n tr o lled   class   b alan cin g   with o u lo s in g   t o o   m u ch   in f o r m atio n   ab o u th m ajo r ity   class .   Ho wev er ,   ac k n o wled g i n g   th e   co n s tr ain ts   o f   s y n th etic  o v e r s am p lin g ,   s u b s eq u en r esear ch   will  ex p lo r s eq u en ce - a war au g m en tatio n   m eth o d s ,   g e n er ativ m o d els,   an d   h y b r id   s am p lin g   ap p r o ac h es  th at  m o r e   ef f ec tiv ely   m ain tain   tem p o r al  co h er en ce   a n d   a u th en tic  C AN  d y n am ics.         ( a)     ( b )     Fig u r 5 .   HC R L   d ataset  o f   ( a)   b ef o r a n d   ( b )   af te r   SMOT E         ( a)     ( b )     Fig u r 6 .   OT I DS  d ataset   of   ( a)   b ef o r e   an d   ( b )   a f ter   SMOT E       2. 3 .     M o del  a rc hite ct ure   C NNs,  G R Us,  L STM ,   an d   atten tio n   m ec h a n is m s   ar all  in c lu d ed   in   th s u g g ested   h y b r id   DL   m o d el   to   ef f icien tly   id e n tify   tem p o r a an d   s p atial  p atter n s   in   t h d a ta.   o n e - d im en s io n al  f ea t u r s eq u en ce   is   s en to         Cl a ss d istr ibu tio n       Cl a ss d istr ibu tio n         Cl a ss  d istr i b u ti on         Cl a ss  d istr i b u ti on   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.  1 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 6 1 8 - 2 6 3 2   2624   th in p u lay er ,   wh er it  is   r ea r r an g e d   as  n ec ess ar y   f o r   C NN   p r o ce s s in g .   C o n v 1 lay er   with   1 2 8   f ilter s   an d   k er n el  s ize  o f   3   is   u tili ze d   to   ex tr ac s p atial  f ea tu r es .   T h e   c o n v o lu ti o n al  o p er atio n   in   1 C NN  lay er   ca n   b e   f o r m ally   e x p r ess ed   as   ( 1 ) .     [ ] = [ ] 1 = 0 [ + ] +   ( 1 )     W h er [ ]   r ep r esen ts   o u tp u at  p o s itio n     d en o tes  th f ilter ,     is   th k er n el  s ize,     is   th in p u s eq u en ce   an d     ar th b ias  ter m .   T o   g en er alize   th is   o p er atio n   f o r   m u lti - ch an n el  in p u ts   an d   m u ltip le  f ilter s ,   th e   co n v o l u tio n al  co m p u tatio n   b e co m es   ( 2 ) .     ( ) = ( ( , ) = 1 = 1 + 1 ( ) + ( ) )   ( 2 )     W h er ( )   is   th o u tp u t   at  p o s itio n     f o r   th e     f ilter ,   ( )   is   th e   in p u o f     ch an n el  a n d   ( , )   is   th f ilter   weig h f o r   k er n el   p o s itio n   ,   in p u c h an n el     an d   o u tp u t   f ilter   ( )   is   th b ias  ter m   f o r   th e     f ilter   an d   ( )   is   th ac tiv atio n   f u n ctio n .   F o l lo win g   th is ,   a   Ma x Po o lin g 1 lay er   is   ap p lied   to   r ed u ce   s p at ial  d im en s io n s   an d   co m p u tatio n al  lo a d ,   co m p u ted   as   ( 3 ) .     [ ] =  ( [ : + ] )   ( 3 )     W h er   is   th s tr id e   an d     is   th p o o l   s ize ,   b atch   n o r m alis atio n   is   em p l o y ed   to   e n h an ce   co n v er g e n ce .   I n   th e   p r o p o s ed   h y b r id   m o d el,   th te m p o r al  d e p en d e n cies a r ca p t u r ed   th r o u g h   th L STM   an d   G R lay er s   u s in g   th f o llo win g   k e y   eq u atio n s .   Fo r   t h L STM   lay er ,   th e   ce ll st ate    an d   th h id d en   s tate     as sh o wn   in   ( 4 )   a n d   ( 5 ) .     = 1   +    ( [ 1 , ]   +   )   ( 4 )     =  ( )   ( 5 )     W h er e   ,   an d     r ep r esen th f o r g et,   in p u t,  an d   o u tp u g ates,  r esp ec tiv ely .   T h ese  g ates  co n tr o th f lo o f   in f o r m atio n ,   e n ab lin g   th e   m o d el  to   r etain   r elev an i n f o r m a tio n   o v er   tim e   an d   d is ca r d   ir r elev an d ata.   T h e   GR lay er   r ef in es th ese  tem p o r al  f ea tu r es f u r th er ,   with   th h id d en   s tate     m o d if ied   as   ( 6 ) .     = ( 1 ) 1 + ̃     ( 6 )     W h er ̃   =    ( [ 1 , ] + )   is   th ca n d id ate  h id d en   s tate,   an d     is   th u p d ate  g ate .   T h is   f o r m u latio n   en a b les  th GR lay er   to   ef f icien tly   ca p tu r e   d e p en d en cies  with o u th e   ex p lici m em o r y   ce ll  u s ed   in   L STM s ,   m ak in g   it  c o m p u t atio n ally   ef f icien t   wh ile  r etain in g   ess en tial  tem p o r al   in f o r m atio n .   T h e   atten tio n   s co r es a n d   co n te x t v ec to r   ca n   b co m p u ted   as   ( 7 )   an d   ( 8 ) .     Atten tio n   weig h ts =   ( )   ( 7 )     W h er e       is   th weig h t m atr ix   f o r   atten tio n .     C o n tex t v ec to r =  = 1   ( 8 )     W h er    ar th atten tio n   weig h ts   f o r   ea ch   h id d e n   s tate  .   T   is   th to tal  n u m b er   o f   tim s tep s .   T h s o f tm ax   f u n ctio n   is   u s ed   t o   co n v er t th e   lo g its   to   p r o b ab ilit ies   as sh o wn   in   ( 9 ) .     ( ) = = 1   ( 9 )     W h er ( )   is   th p r ed icted   p r o b ab ilit y   f o r   class     ar th lo g its   f r o m   th f in al  lay er   b ef o r e   ap p ly in g   s o f tm ax .     is   th t o tal  n u m b er   o f   class es.  Fo r   m u lti - class   class if icatio n ,   th ca teg o r ical  cr o s s - en tr o p y   l o s s   is   ca lcu lated   as   ( 1 0 ) .     ( , ̂ ) =  ( ̂ ) = 1   ( 1 0 )     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       Dri ve S h ield :   a tten tio n - b a s ed   h yb r id   n eu r a l n etw o r fo r   in tr u s io n   …  ( V is ma ya   K o o ta yi  K u n n a ch eri)   2625   W h er e     is   th tr u e   lab el  ( o n e - h o en c o d ed ) .   ̂   is   th p r ed ict ed   p r o b ab ilit y   d is tr ib u tio n   f r o m   th e   s o f tm ax   lay er .   T h L 2   r e g u lar izatio n   te r m   to   b a d d ed   to   th lo s s   f u n ctio n   is   d ef in ed   i n   ( 1 1 ) .     = 2 = 1   ( 1 1 )     W h er   is   th r eg u lar izatio n   p ar am eter .     ar th weig h ts   o f   t h m o d el.   W f ir s ex tr ac s p atial  f e atu r es  u s in g   3 - by - 1 2 8   f ilter s   in   a   C o n v 1 lay er ,   f o l lo wed   b y   Ma x Po o lin g 1 to   c o m p r ess   s p atial  f ea tu r es  an d   b atch   n o r m aliza tio n   to   im p r o v co n v er g e n ce .   B ef o r f ee d in g   th d ata  in to   th m o d el,   t h s tan d ar d ized   C AN  f ea tu r e   v ec to r s   ar g r o u p ed   in to   s lid in g   win d o ws  o f     1 0   co n s ec u tiv m ess ag es  ( s tr id 1 ) ,   an d   ea c h   win d o is   tr ea ted   as  o n in p u s eq u e n ce   i n   o r d e r   to   p r eser v e   tem p o r al  s tr u ctu r e .   6 4 - u n it  L STM   lay er   with   r etu r n   s eq u en ce s   is   in tr o d u ce d   to   ca p tu r tem p o r al   d ep en d e n cies,  with   d r o p o u t   r ate  o f   0 . 2   to   p r ev e n o v e r f i ttin g   ( as  u s ed   in   th f in al  m o d el) .   T h is   is   th en   f o llo wed   b y   6 4 - u n it  GR la y er   with   r etu r n   s eq u en ce s   a n d   d r o p o u r ate   o f   0 . 2   t o   f u r th e r   p r o ce s s   th o u tp u t   o f   th L STM   lay er   an d   o b t ain   m o r ac cu r ate  tem p o r al   f ea tu r es.  T h L STM   lay er   is   u s ed   to   ca p tu r   lo n g - r a n g e   tem p o r al  d e p en d e n cies  in   C AN  tr af f ic,   b u t   L ST Ms  ar co m p u tatio n ally   h ea v y .   So ,   p lacin g   a   GR U   lay er   af ter   t h L STM   allo ws  m o r ef f icien r ef in e m en o f   t h ese  tem p o r al  f ea tu r es.  T h G R Us  r etain   ess en tia l   s eq u en ce   p atter n s   wh ile  r e d u cin g   co m p lex ity   d u to   t h eir   s im p ler   g atin g   m ec h an is m .   T h is   im p r o v es   co n v er g en ce ,   lim its   o v e r f itti n g ,   an d   m ak es  th e   m o d el  m o r p r ac tical  f o r   r ea l - tim e ,   E C U - co n s tr ain ed     in - v eh icle  d ep lo y m en t.  T h is   is   f o llo wed   b y   an   a tten tio n   lay e r   o v e r   th e   GR o u tp u s o   th at   th n etwo r k   is   ab le   to   f o cu s   o n   im p o r tan t   p ar ts   o f   th s eq u en ce   w h ile  m ak in g   ea ch   p r e d ictio n .   T h atten tio n   o u tp u is   th en   p ass ed   th r o u g h   two   f u lly   co n n ec ted   l ay er s   with   1 2 8   a n d   6 4   u n its ,   r esp ec tiv ely ,   ea ch   u s in g   L 2   r e g u lar izatio n   ( 0 . 0 0 1 )   an d   d r o p o u ( 0 . 3 )   t o   p r e v en o v er f itti n g .   Fin ally ,   s o f tm a x   lay er   g en er ates  th class   p r o b ab ilit ies  f o r   ea ch   attac k   ty p t o   p r o v id ef f ec t iv in tr u s io n   d etec tio n .   T h e   m o d el  was  tr ain e d   u s in g   th e   Ad am   o p tim izer   ( lear n in g   r ate  =0 . 0 0 1 )   with   ca teg o r ical  cr o s s - en tr o p y   lo s s   f o r   5 0   e p o ch s   an d   a   b atch   s ize  o f   1 2 8 .   E ar l y   s to p p in g   an d   lear n i n g - r ate  r ed u ctio n   ca llb ac k s   wer u s ed   to   en h an ce   c o n v er g en ce   a n d   av o id   o v er f itti n g .   T h e   en tire   m o d el  was  co d e d   in   Py th o n   3 . 7   u s in g   T e n s o r Flo an d   Ker as.  T r ain i n g   a n d   test in g   wer co n d u cted   o n   th s h ar ed   NVI DI T esla  K 8 0   GPU  in   Go o g le  C o lab w h ile  p r e p r o ce s s in g   a n d   in itial  d ev elo p m en t   wer e   p er f o r m ed   o n   lo ca l m ac h in with   an   I n tel  C o r e - i5   p r o ce s s o r   an d   8   GB   R AM .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   co n s id er s   th p er f o r m an ce   o f   th p r o p o s ed   h y b r id   DL   a p p r o ac h .   B o th   th HC R L   an d   OT I DS  d atasets ,   co n tain in g   v ar ied   attac k   ty p es  s u ch   as  Do S,  f u zz y ,   an d   im p er s o n atio n ,   wer u tili ze d .   W e   em p lo y ed   co m m o n   p e r f o r m a n ce   m etr ics,   in clu d in g   ac c u r a cy ,   p r ec is io n ,   r ec all,   a n d   F1 - s co r e ,   a n d   s tatis tical   v alid atio n s   ( T ab les  2   a n d   3 )   to   ev alu ate  th e   p er f o r m a n ce   o f   th i n tr o d u ce d   h y b r i d   DL   m o d el.   Deta iled   p er f o r m an ce   r esu lts   an d   m etr i cs  ar p r esen ted   in   T ab le  4 .   T h m o d el  s h o wed   e n h an ce d   d etec tio n   ca p ab ilit y   with   ze r o   o r   n eg lig ib le  f alse  p o s itiv es  an d   f alse  n eg ativ es,  w ith   9 6 . 3 0 ac cu r ac y   o n   th HC R L   C A R   h ac k in g   d ataset   u s in g   weig h ted   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r o f   0 . 9 6 .   L ik ewise,   th m o d el  s h o wed   s u p er b   g en er aliza b ilit y   ac r o s s   d if f e r e n attac k   ty p es,  s u ch   as  Do S,   f u zz y ,   a n d   im p er s o n atio n   attac k s ,   an d   r ea c h ed   9 9 . 7 8 %   ac cu r ac y ,   0 . 9 9   p r ec i s io n ,   0 . 9 9   r ec all,   a n d   0 . 9 9   F1 - s co r o n   th e   OT I DS  d ataset.   T h c o n f u s io n   m atr ices,  illu s tr atin g   th cla s s if icatio n   p er f o r m a n ce   f o r   ea ch   class ,   ar p r esen ted   in   Fig u r 7 ,   wh er e     Fig u r 7 ( a)   s h o ws  th HC R L   an d   Fig u r 7 ( b )   s h o ws  th OT I DS .   co m p ar ativ an al y s is   o f   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r f o r   b o th   d ataset s   ar e   s h o wn   in   Fig u r 8 ,   wh er Fig u r 8 ( a)   s h o ws  th OT I DS  an d   Fig u r 8 ( b )   s h o ws  th HC R L .   Ad d itio n ally ,   th R OC   cu r v es  f o r   b o th   d atasets ,   s h o wn   in   Fig u r 9 ,   wh er Fig u r 9 ( a )   s h o ws th OT I DS a n d   Fig u r 9 ( b )   s h o ws th HC R L d em o n s tr ate  th h ig h   d is cr im in ativ p o wer   o f   th m o d el.       T ab le  2 .   OT I DS d ataset  s tatis t ical  s ig n if ican ce   r esu lts   C o m p a r i so n   D r i v e S h i e l d   a c c u r a c y   B a se l i n e   a c c u r a c y   I mp r o v e m e n t   P a i r e d - t   p - v a l u e   W i l c o x o n   p - v a l u e   S i g n i f i c a n c e   v C N N   0 . 9 9 7 9   0 . 9 4 2 0   + 0 . 0 5 5 9   1 . 0 7 × 1 0 - 83   7 . 5 5 × 1 0 - 10   S i g n i f i c a n t   v s L S TM   0 . 9 9 7 9   0 . 8 4 2 0   + 0 . 1 5 5 9   3 . 5 1 × 1 0 - 95   7 . 5 5 × 1 0 - 10   S i g n i f i c a n t   v s GRU   0 . 9 9 7 9   0 . 8 1 9 0   + 0 . 1 7 8 9   1 . 5 5 × 1 0 - 98   7 . 5 5 × 1 0 - 10   S i g n i f i c a n t       T ab le  3 .   HC R L   d ataset  s tati s ti ca l sig n if ican ce   r esu lts   C o m p a r i so n   D r i v e S h i e l d   a c c u r a c y   B a se l i n e   a c c u r a c y   I mp r o v e m e n t   P a i r e d - t   p - v a l u e   W i l c o x o n   p - v a l u e   S i g n i f i c a n c e   v s L S TM   0 . 9 6 3 0   0 . 9 0 1 0   + 0 . 0 6 2 0   4 . 1 5 × 1 0 - 1 12   7 . 5 5 × 1 0 - 10   S i g n i f i c a n t   v s GRU   0 . 9 6 3 0   0 . 9 1 0 3   + 0 . 0 5 2 7   2 . 1 9 × 1 0 - 1 06   1 . 7 8 × 1 0 - 15   S i g n i f i c a n t   v C N N   0 . 9 6 3 0   0 . 8 9 9 3   + 0 . 0 6 3 7   2 . 3 5 × 1 0 - 1 11   7 . 5 5 × 1 0 - 10   S i g n i f i c a n t     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.  1 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 6 1 8 - 2 6 3 2   2626   T ab le  4 .   R esu lts   o f   Dr iv eSh iel d   D a t a s e t   A c c u r a c y   ( %)   P r e c i s i o n   ( %)   R e c a l l   ( %)   F1 - s c o r e   ( %)   H C R L   c a r   h a c k i n g   9 6 . 3 0   96   96   96   O TI D S   9 9 . 7 8   9 9 . 7 8   9 9 . 7 8   9 9 . 7 8         ( a)       ( b )     Fig u r 7 .   C o n f u s io n   m atr i x   o f   ( a)   HC R L   an d   ( b )   OT I DS       W u s ed   p er - class   m etr ics,  co n f u s io n   m atr ices,  R OC   cu r v es,  an d   s tatis tical  s ig n if ican ce   test s   o n   b o th   th HC R L   an d   OT I DS  d atas ets  to   s ee   h o well  th p r o p o s ed   Dr iv eSh ield   m o d el  wo r k ed .   T h class - lev el  ev alu atio n   s h o ws  th at  Dr iv eS h ield   alwa y s   g ets  h ig h   p r ec is i o n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r es  f o r   a ll  ty p es  o f   attac k s .   I is   esp ec ially   g o o d   at  f in d in g   g ea r   s p o o f in g   an d   R PM  s p o o f i n g   attac k s   in   th HC R L   d atase t a n d   alm o s t p er f ec t   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       Dri ve S h ield :   a tten tio n - b a s ed   h yb r id   n eu r a l n etw o r fo r   in tr u s io n   …  ( V is ma ya   K o o ta yi  K u n n a ch eri)   2627   at  f in d in g   Do an d   f u zz y   att ac k s   in   th OT I DS  d ataset.   T h is   s h o ws  th at  th m o d el  ca n   tell  th d if f er en ce   b etwe en   r ea l CAN m ess ag es a n d   m alicio u s   in jectio n s   with   v er y   f ew  f alse p o s itiv es.   W e   u s e d   n o n - p ar a m e t r i b o o t s t r a p   r e s a m p l i n g   o n   th t e s t   s e t   p r e d i c t io n s   t o   f in d   9 5 %   co n f id en c i n t e r v a l s .   T h e   m o d e l 's   a c c u r a c y   o n   t h e   H C R L   d a t a s e t   wa s   9 6 . 9 8 %   ( 9 5 %   C I :   9 6 . 9 4 % 9 7 . 0 3 % ) ,   an d   i t s   m a c r o - F1 - s c o r e   w a s   0 . 9 6 9 9   ( 9 5 %   C I :   0 . 9 6 9 5 0 . 9 7 0 4 ) .   T h e   m o d e l   a l s o   d id   v er y   we l l   o n   th e   O T I D S   d a t a s e t ,   w i t h   a n   a cc u r a c y   o f   9 9 . 7 2 %   ( 9 5 %   C I :   9 9 . 6 9 % 9 9 . 7 4 % )   an d   m a cr o - F1 - s c o r e   o f   0 . 9 9 7 2     ( 9 5 C I :   0 . 9 9 6 9 0 . 9 9 7 4 %) .   T h e   s m a l l   co n f i d e n c i n te r v a l s   i n   b o t h   d a t a s e t s   s h o t h a t   t h p e r f o r m a n c g a i n s   a r n o t   ju s t   f lu k e.   T h e s e   r e s u l t s   a r g r e a t ,   b u t h er e   a r s t i l l   s o m e   p r o b l em s   w i t h   r e a l - w o r l d     in - v e h i c l i n tr u s i o n   d e t e c t io n   t h a t   m a k i t   h a r d   t o   f in d   lo w - f r e q u en c y   a n d   s t e a l th y   a t t a ck s .   I n   th o r ig in al  OT I DS  d ataset,   lo o f   th e   r aw  C AN  tr ac es  ar f r o m   b en ig n   tr af f ic.   I m p er s o n atio n   an d   f u zz y   attac k s ,   o n   th o th er   h an d ,   h a p p en   less   o f ten   an d   d o n ' last   a s   lo n g .   T o   tr y   to   f ix   th is   im b alan ce   d u r in g   tr ain in g ,   class   b alan ci n g   an d   win d o w - lev el  s eq u en ce   co n s tr u ctio n   wer u s ed ,   b u th ese  m eth o d s   m i g h t   n o f u lly   s h o th d if f er en ce s   an d   lack   o f   p atter n s   in   r ar a ttack s   th at  h ap p en   i n   r ea l - life   d r iv in g   s itu atio n s .   T h HC R L   d ataset  also   h as  lo o f   m ess ag in jectio n   atta ck s ,   b u s m all  tim o v er lap s   b etwe en   b en i g n   a n d   attac k   s eq u en ce s   ca n   m ak e   it  h ar d er   to   r em em b er   q u ick ,   s h o r t - liv ed   in tr u s io n s .   Min o r   v ar iatio n s   b etwe en   th e   p o in esti m ates  r ep o r ted   in   T ab le  4   an d   t h b o o ts tr ap - b as ed   ac cu r ac y   v alu es  ar is f r o m   r esam p lin g - b ased   esti m atio n   an d   m etr ic  ag g r eg atio n   d if f er e n ce s ,   wh ich   is   a   co m m o n   an d   ac ce p tab le  b e h av io r   in   s tatis tical   p er f o r m an ce   an al y s is .         ( a)       ( b )     Fig u r 8 .   Pre cisi o n ,   r ec all,   F1   s co r o f   ( a )   OT I DS a n d   ( b )   H C R L         Cl a ss d istr ibu tio n           Cl a ss d istr ibu tio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.