In this letter, a new online anomaly detection approach for software systems is proposed. The novelty of the proposed approach is to apply a new semantic kernel function for a support vector machine (SVM) classifier to detect fault-suspicious execution paths at runtime in a reasonable amount of time. The kernel uses a new sequence matching algorithm to measure similarities among program execution paths in a customized feature space whose dimensions represent the largest common subpaths among the execution paths. To increase the precision of the SVM classifier, each common subpath is given weights according to its ability to discern executions as correct or anomalous. Experiment results show that compared with the known kernels, the proposed SVM kernel will improve the time overhead of online anomaly detection by up to 170%, while improving the precision of anomaly alerts by up to 140%.
Typical anomaly detection algorithms are trained by using prior data. Thus the batch learning based algorithms cause inevitable performance degradation when characteristics of newly incoming normal data change over time. We propose an online anomaly detection algorithm which can consider the gradual characteristic changes of incoming normal data. The proposed algorithm based on one-class classification model includes both offline and online learning procedures. In offline learning procedure, the algorithm learns the prior data to be close to centroid of the latent space and then updates the centroid of the latent space incrementally by new incoming data. In the online learning, the algorithm continues learning by using the updated centroid. Through experiments using public underwater acoustic data, the proposed online anomaly detection algorithm takes only approximately 2 % additional learning time for the incremental centroid update and learning. Nevertheless, the proposed algorithm shows 19.10 % improvement in Area Under the receiver operating characteristic Curve (AUC) performance compared to the offline learning model when new incoming normal data comes.
A flooding attack, such as DoS or Worm, can be easily created or even downloaded from the Internet, thus, it is one of the main threats to servers on the Internet. This paper presents an online real-time network response system, which can determine whether a LAN is suffering from a flooding attack within a very short time unit. The detection engine of the system is based on the incremental mining of fuzzy association rules from network packets, in which membership functions of fuzzy variables are optimized by a genetic algorithm. The incremental mining approach makes the system suitable for detecting, and thus, responding to an attack in real-time. This system is evaluated by 47 flooding attacks, only one of which is missed, with no false positives occurring. The proposed online system belongs to anomaly detection, not misuse detection. Moreover, a mechanism for dynamic firewall updating is embedded in the proposed system for the function of eliminating suspicious connections when necessary.
Stayed cables are the key components for transmitting loads in cable-stayed bridges. Therefore, it is very important to evaluate the cable force condition to ensure bridge safety. An online condition assessment and anomaly localization method is proposed for cables based on the spatiotemporal correlation of grouped cable forces. First, an anomaly sensitive feature index is obtained based on the distribution characteristics of grouped cable forces. Second, an adaptive anomaly detection method based on the k-nearest neighbor rule is used to perform dissimilarity measurements on the extracted feature index, and such a method can effectively remove the interference of environment factors and vehicle loads on online condition assessment of the grouped cable forces. Furthermore, an online anomaly isolation and localization method for stay cables is established, and the complete decomposition contributions method is used to decompose the feature matrix of the grouped cable forces and build an anomaly isolation index. Finally, case studies were carried out to validate the proposed method using an in-service cable-stayed bridge equipped with a structural health monitoring system. The results show that the proposed approach is sensitive to the abnormal distribution of grouped cable forces and is robust to the influence of interference factors. In addition, the proposed approach can also localize the cables with abnormal cable forces online, which can be successfully applied to the field monitoring of cables for cable-stayed bridges.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.14
no.2
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pp.109-118
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2022
Workers' anomalous trajectories allow us to detect emergency situations in the workplace, such as accidents of workers, security threats, and fire. In this work, we develop a scheme to detect abnormal trajectories of workers using the edit distance on real sequence (EDR) and density method. Our anomaly detection scheme consists of two phases: offline phase and online phase. In the offline phase, we design a method to determine the algorithm parameters: distance threshold and density threshold using accumulated trajectories. In the online phase, an input trajectory is detected as normal or abnormal. To achieve this objective, neighbor density of the input trajectory is calculated using the distance threshold. Then, the input trajectory is marked as an anomaly if its density is less than the density threshold. We also evaluate performance of the proposed scheme based on the MIT Badge dataset in this work. The experimental results show that over 80 % of anomalous trajectories are detected with a precision of about 70 %, and F1-score achieves 74.68 %.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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v.21
no.6
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pp.1125-1136
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2010
Lately there exist increasing demands for online abnormality monitoring over trajectory stream, which are obtained from moving object tracking devices. This problem is challenging due to the requirement of high speed data processing within limited space cost. In this paper, we present a FADA (Fuzzy Anomaly Detection Algorithm) which constructs normal profile by computing mobility feature information from the GPS (Global Positioning System) logs of mobile devices in MANETs (Mobile Ad-hoc Networks), computes a fuzzy dissimilarity between the current mobility feature information of the mobile device and the mobility feature information in the normal profile, and detects effectively the anomaly behaviors of mobile devices on the basis of the computed fuzzy dissimilarity. The performance of proposed FADA is evaluated through simulation.
Various monitoring systems have been implemented in civil infrastructure to ensure structural safety and integrity. In long-term monitoring, these systems generate a large amount of data, where anomalies are not unusual and can pose unique challenges for structural health monitoring applications, such as system identification and damage detection. Therefore, developing efficient techniques is quite essential to recognize the anomalies in monitoring data. In this study, several machine learning techniques are explored and implemented to detect and classify various types of data anomalies. A field dataset, which consists of one month long acceleration data obtained from a long-span cable-stayed bridge in China, is employed to examine the machine learning techniques for automated data anomaly detection. These techniques include the statistic-based pattern recognition network, spectrogram-based convolutional neural network, image-based time history convolutional neural network, image-based time-frequency hybrid convolution neural network (GoogLeNet), and proposed ensemble neural network model. The ensemble model deliberately combines different machine learning models to enhance anomaly classification performance. The results show that all these techniques can successfully detect and classify six types of data anomalies (i.e., missing, minor, outlier, square, trend, drift). Moreover, both image-based time history convolutional neural network and GoogLeNet are further investigated for the capability of autonomous online anomaly classification and found to effectively classify anomalies with decent performance. As seen in comparison with accuracy, the proposed ensemble neural network model outperforms the other three machine learning techniques. This study also evaluates the proposed ensemble neural network model to a blind test dataset. As found in the results, this ensemble model is effective for data anomaly detection and applicable for the signal characteristics changing over time.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.25
no.5
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pp.1097-1114
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2015
As the online game market grows, illegal activities such as cheating play using game bots or game hack programs, running private servers, hacking game companies' system and network, and account theft are also increasing. There are various security measures for online games to prevent illegal activities. However, the current security measures are not enough to prevent all highly evolving game attacks and frauds. Some security measure can do harm game players usability, game companies need to develop usable security measure that is well fit to game genre and contents design. In this study, we surveyed the recent trend of various security measure applied in online games. This research also classified illegal activities and their related countermeasure for detection and prevention.
Due to the advance of computer and communication technology, intrusions or crimes using a computer have been increased rapidly while tremendous information has been provided to users conveniently Specially, for the security of a database which stores important information such as the private information of a customer or the secret information of a company, several basic suity methods of a database management system itself or conventional misuse detection methods have been used. However, a problem caused by abusing the authority of an internal user such as the drain of secret information is more serious than the breakdown of a system by an external intruder. Therefore, in order to maintain the sorority of a database effectively, an anomaly defection technique is necessary. This paper proposes a method that generates the normal behavior profile of a user from the database log of the user based on an association mining method. For this purpose, the Information of a database log is structured by a semantically organized pattern tree. Consequently, an online transaction of a user is compared with the profile of the user, so that any anomaly can be effectively detected.
For detecting an intrusion based on the anomaly of a user's activities, previous works are concentrated on statistical techniques in order to analyze an audit data set. However. since they mainly analyze the average behavior of a user's activities, some anomalies can be detected inaccurately. In this paper, a new clustering algorithm for modeling the normal pattern of a user's activities is proposed. Since clustering can identify an arbitrary number of dense ranges in an analysis domain, it can eliminate the inaccuracy caused by statistical analysis. Also, clustering can be used to model common knowledge occurring frequently in a set of transactions. Consequently, the common activities of a user can be found more accurately. The common knowledge is represented by the occurrence frequency of similar data objects by the unit of a transaction as veil as the common repetitive ratio of similar data objects in each transaction. Furthermore, the proposed method also addresses how to maintain identified common knowledge as a concise profile. As a result, the profile can be used to detect any anomalous behavior In an online transaction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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