Published January 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Edge Computing Intelligence Using Robust Feature Selection for Network Traffic Classification in Internet-of-Things

  • 1. University of Kordofan
  • 2. University of Technology Malaysia
  • 3. University of Maiduguri
  • 4. University of El Imam El Mahdi
  • 5. Northumbria University
  • 6. Howard University

Description

Internet-of-Things (IoT) devices are massively interconnected, which generates a massive amount of network traffic. The concept of edge computing brings a new paradigm to monitor and manage network traffic at the network's edge. Network traffic classification is a critical task to monitor and identify Internet traffic. Recent traffic classification works suggested using statistical flow features to classify network traffic accurately using machine learning techniques. The selected classification features must be stable and can work across different spatial and temporal heterogeneity. This paper proposes a feature selection mechanism called Ensemble Weight Approach (EWA) for selecting significant features for Internet traffic classification based on multi-criterion ranking and selection mechanisms. Extensive simulations have been conducted using publicly-available traces from the University of Cambridge. The simulation results demonstrate that EWA is capable of identifying stable features subset for Internet traffic identification. EWA-selected features improve the mean accuracy up to 1.3% and reduce RMSE using fewer features than other feature selection methods. The smaller number of features directly contributes to shorter classification time. Furthermore, the selected features can train stable traffic classification generative models irrespective of the dataset's spatial and temporal differences, with consistent accuracy up to 97%. The overall performance indicates that EWA-selected statistical flow features can improve the overall traffic classification.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أجهزة إنترنت الأشياء مترابطة بشكل كبير، مما يولد كمية هائلة من حركة مرور الشبكة. يجلب مفهوم الحوسبة الطرفية نموذجًا جديدًا لمراقبة وإدارة حركة مرور الشبكة على حافة الشبكة. تصنيف حركة مرور الشبكة هو مهمة حاسمة لرصد وتحديد حركة المرور على الإنترنت. اقترحت أعمال تصنيف حركة المرور الأخيرة استخدام ميزات التدفق الإحصائي لتصنيف حركة مرور الشبكة بدقة باستخدام تقنيات التعلم الآلي. يجب أن تكون ميزات التصنيف المحددة مستقرة ويمكن أن تعمل عبر عدم تجانس مكاني وزماني مختلف. تقترح هذه الورقة آلية اختيار الميزات تسمى نهج وزن المجموعة (EWA) لاختيار الميزات المهمة لتصنيف حركة المرور على الإنترنت بناءً على التصنيف متعدد المعايير وآليات الاختيار. تم إجراء عمليات محاكاة واسعة النطاق باستخدام آثار متاحة للجمهور من جامعة كامبريدج. تُظهر نتائج المحاكاة أن هيئة الكهرباء والماء قادرة على تحديد مجموعة فرعية من الميزات المستقرة لتحديد حركة المرور على الإنترنت. تعمل الميزات المحددة من قبل EWA على تحسين متوسط الدقة بنسبة تصل إلى 1.3 ٪ وتقليل RMSE باستخدام ميزات أقل من طرق اختيار الميزات الأخرى. يساهم العدد الأصغر من الميزات بشكل مباشر في تقليل وقت التصنيف. علاوة على ذلك، يمكن للميزات المحددة تدريب النماذج التوليدية لتصنيف حركة المرور المستقرة بغض النظر عن الاختلافات المكانية والزمنية لمجموعة البيانات، بدقة متسقة تصل إلى 97 ٪. يشير الأداء العام إلى أن ميزات التدفق الإحصائي المختارة من قبل هيئة كهرباء ومياه الشارقة يمكن أن تحسن التصنيف العام لحركة المرور.

Translated Description (French)

Les appareils de l'Internet des objets (IoT) sont massivement interconnectés, ce qui génère une quantité massive de trafic réseau. Le concept d'edge computing apporte un nouveau paradigme pour surveiller et gérer le trafic réseau à la périphérie du réseau. La classification du trafic réseau est une tâche essentielle pour surveiller et identifier le trafic Internet. Des travaux récents de classification du trafic ont suggéré d'utiliser des fonctionnalités de flux statistiques pour classer avec précision le trafic réseau à l'aide de techniques d'apprentissage automatique. Les caractéristiques de classification sélectionnées doivent être stables et peuvent fonctionner dans différentes hétérogénéités spatiales et temporelles. Cet article propose un mécanisme de sélection de caractéristiques appelé Ensemble Weight Approach (EWA) pour sélectionner des caractéristiques importantes pour la classification du trafic Internet sur la base de mécanismes de classement et de sélection multicritères. Des simulations approfondies ont été menées à l'aide de traces accessibles au public de l'Université de Cambridge. Les résultats de la simulation démontrent que EWA est capable d'identifier un sous-ensemble de caractéristiques stables pour l'identification du trafic Internet. Les fonctionnalités sélectionnées par l'EWA améliorent la précision moyenne jusqu'à 1,3 % et réduisent le RMSE en utilisant moins de fonctionnalités que les autres méthodes de sélection de fonctionnalités. Le plus petit nombre de fonctionnalités contribue directement à raccourcir le temps de classification. En outre, les fonctionnalités sélectionnées peuvent former des modèles génératifs de classification de trafic stables indépendamment des différences spatiales et temporelles de l'ensemble de données, avec une précision constante allant jusqu'à 97 %. La performance globale indique que les fonctionnalités de flux statistiques sélectionnées par EWA peuvent améliorer la classification globale du trafic.

Translated Description (Spanish)

Los dispositivos de Internet de las cosas (IoT) están interconectados de forma masiva, lo que genera una gran cantidad de tráfico de red. El concepto de computación de borde trae un nuevo paradigma para monitorear y administrar el tráfico de red en el borde de la red. La clasificación del tráfico de red es una tarea crítica para monitorear e identificar el tráfico de Internet. Trabajos recientes de clasificación de tráfico sugirieron el uso de características de flujo estadístico para clasificar el tráfico de red con precisión utilizando técnicas de aprendizaje automático. Las características de clasificación seleccionadas deben ser estables y pueden funcionar en diferentes heterogeneidades espaciales y temporales. Este documento propone un mecanismo de selección de características llamado Ensemble Weight Approach (EWA) para seleccionar características significativas para la clasificación del tráfico de Internet basado en mecanismos de clasificación y selección de múltiples criterios. Se han realizado extensas simulaciones utilizando rastros disponibles públicamente de la Universidad de Cambridge. Los resultados de la simulación demuestran que EWA es capaz de identificar un subconjunto de características estables para la identificación del tráfico de Internet. Las funciones seleccionadas por EWA mejoran la precisión media hasta un 1,3% y reducen el RMSE utilizando menos funciones que otros métodos de selección de funciones. El menor número de características contribuye directamente a reducir el tiempo de clasificación. Además, las características seleccionadas pueden entrenar modelos generativos de clasificación de tráfico estables independientemente de las diferencias espaciales y temporales del conjunto de datos, con una precisión constante de hasta el 97%. El rendimiento general indica que las características de flujo estadístico seleccionadas por EWA pueden mejorar la clasificación general del tráfico.

Files

09256297.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:210ab7747b5a6928b647734a2ad73073
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ذكاء حوسبة الحافة باستخدام اختيار قوي للميزات لتصنيف حركة مرور الشبكة في إنترنت الأشياء
Translated title (French)
Intelligence informatique de pointe utilisant une sélection de fonctionnalités robuste pour la classification du trafic réseau dans l'Internet des objets
Translated title (Spanish)
Edge Computing Intelligence que utiliza una sólida selección de funciones para la clasificación del tráfico de red en Internet de las cosas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3105068857
DOI
10.1109/access.2020.3037492

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W100416712
  • https://openalex.org/W10166270
  • https://openalex.org/W1516506771
  • https://openalex.org/W1521553548
  • https://openalex.org/W1523989055
  • https://openalex.org/W1992562179
  • https://openalex.org/W2017337590
  • https://openalex.org/W2020973327
  • https://openalex.org/W2029146088
  • https://openalex.org/W2034038739
  • https://openalex.org/W2040241219
  • https://openalex.org/W2040884411
  • https://openalex.org/W2041855183
  • https://openalex.org/W2043360390
  • https://openalex.org/W2051000513
  • https://openalex.org/W2055130908
  • https://openalex.org/W2092505457
  • https://openalex.org/W2096118443
  • https://openalex.org/W2097569937
  • https://openalex.org/W2099111195
  • https://openalex.org/W2101222264
  • https://openalex.org/W2102831150
  • https://openalex.org/W2105442712
  • https://openalex.org/W2108728387
  • https://openalex.org/W2109363337
  • https://openalex.org/W2127960930
  • https://openalex.org/W2128567487
  • https://openalex.org/W2133462743
  • https://openalex.org/W2133990480
  • https://openalex.org/W2148633389
  • https://openalex.org/W2153922613
  • https://openalex.org/W2154053567
  • https://openalex.org/W2156205106
  • https://openalex.org/W2170529403
  • https://openalex.org/W2341952571
  • https://openalex.org/W2343420905
  • https://openalex.org/W2625830901
  • https://openalex.org/W2749129452
  • https://openalex.org/W2767230764
  • https://openalex.org/W2789389956
  • https://openalex.org/W2794866761
  • https://openalex.org/W2922103104
  • https://openalex.org/W2981759233
  • https://openalex.org/W4255738146