An Empirical Comparison Study on Attack Detection Mechanisms Using Data Mining

In this paper, we introduce the creation methods of attack detection model using data mining technologies that can classify the latest attack types, and can detect the modification of existing attacks as well as the novel attacks. Also, we evaluate comparatively these attack detection models in the view of detection accuracy and detection time. As the important factors for creating detection models, there are data, attribute, and detection algorithm. Thus, we used NetFlow data gathered at the real network, and KDD Cup 1999 data for the experiment in large quantities. And for attribute selection, we used a heuristic method and a theoretical method using decision tree algorithm. We evaluate comparatively detection models using a single supervised/unsupervised data mining approach and a combined supervised data mining approach. As a result, although a combined supervised data mining approach required more modeling time, it had better detection rate. All models using data mining techniques could detect the attacks within 1 second, thus these approaches could prove the real-time detection. Also, our experimental results for anomaly detection showed that our approaches provided the detection possibility for novel attack, and especially SOM model provided the additional information about existing attack that is similar to novel attack.

데이터 마이닝을 이용한 공격 탐지 메커니즘의 실험적 비교 연구

본 논문에서는 최신의 공격 유형을 잘 분류해 내고, 기존 공격의 변형이나 새로운 공격에도 탐지 가능하도록 데이터 마이닝 기법을 이용한 공격 탐지 모델 생성 방법들을 소개하고, 다양한 실험을 통해 탐지율 및 탐지 시간 측면에서 이 모델들의 성능을 비교한다. 이러한 탐지 모델을 생성하는데 중요한 요소로 데이터, 속성, 탐지 알고리즘을 꼽을 수 있는데, 실제 네트워크에서 수집된 NetFlow 데이터와 대량의 KDD Cup 1999 데이터를 사용하였다. 또한 탐지 알고리즘으로서 단일 지도/비지도학습 데이터 마이닝 기법 및 결합된 방법을 이용하여 탐지 모델을 생성, 비교 실험하였다. 시험 결과, 결합된 지도학습 알고리즘을 사용한 경우 모델링 시간은 길었지만 가장 탐지율이 높았고, 모든 경우 탐지 시간이 1초 내외로 실시간 탐지 가능성을 입증할 수 있었다. 또한 새로운 공격에 대한 이상탐지 결과로도 92$\%$ 이상의 탐지율을 보임으로 탐지 가능성을 입증할 수 있었고, SOM 기법을 사용하는 경우에는 새로운 공격이 기존 어느 공격에 유사한 특성을 갖는지에 대한 부과적인 정보도 제공하였다.