Propuesta de método de detección de intrusiones en la red mediante aprendizaje
por conjuntos (stacking -voting) con datos desequilibrados
Data and Metadata. 2024; 3:297
doi: 10.56294/dm2024297
ORIGINAL
A proposed method for detecting network intrusion using an ensemble learning
(stacking -voting) approach with unbalanced data
Anouar Bachar
1
, Omar EL Bannay
1
ABSTRACT
The use of computer networks has become necessary in most human activities. However, these networks
are exposed to potential threats affecting the confidentiality, integrity, and availability of data. Nowadays,
the security of computer networks is based on tools and software such as antivirus software. Among the
techniques used for machine protection, firewalls, data encryption, etc., were mentioned. These techniques
constitute the first phase of computer network security. However, they remain limited and do not allow for
full network protection. In this paper, a Network Intrusion Detection System (NIDS) was proposed for binary
classification. This model was based on ensemble learning techniques, where the base models were carefully
selected in a first layer. Several machine learning algorithms were individually studied to choose the best
ones based on multiple metrics, including calculation speed. The SMOTE technique was used to balance the
data, and cross-validation was employed to mitigate overfitting issues. Regarding the approaches used in
this research, a stacking and voting model was employed, trained, and tested on a UNSW-NB15 dataset. The
stacking classifier achieved a higher accuracy of 96 %, while the voting approach attained 95,6 %.
Keywords: Binary Classification IDS; Machine Learning; Ensemble Learning; Stacking Model; Voting Model;
UNSW-NB15.
RESUMEN
El uso de redes informáticas se ha hecho necesario en la mayoría de las actividades humanas. Sin embargo,
estas redes están expuestas a posibles amenazas que afectan a la confidencialidad, integridad y disponibilidad
de los datos. Hoy en día, la seguridad de las redes informáticas se basa en herramientas y programas como
los antivirus. Entre las técnicas utilizadas para la protección de las máquinas se mencionan los cortafuegos,
el cifrado de datos, etc. Estas técnicas constituyen la primera fase de la seguridad de las redes informáticas.
Sin embargo, siguen siendo limitadas y no permiten una protección completa de la red. En este trabajo se
propuso un sistema de detección de intrusiones en la red (NIDS) para la clasificación binaria. Este modelo se
basó en técnicas de aprendizaje ensemble, en las que los modelos base se seleccionaron cuidadosamente en
una primera capa. Se estudiaron individualmente varios algoritmos de aprendizaje automático para elegir
los mejores en función de múltiples métricas, incluida la velocidad de cálculo. Se utilizó la técnica SMOTE
para equilibrar los datos y la validación cruzada para mitigar los problemas de sobreajuste. En cuanto a los
enfoques utilizados en esta investigación, se empleó, entrenó y probó un modelo de apilamiento y votación
en un conjunto de datos UNSW-NB15. El clasificador por apilamiento alcanzó una precisión superior al 96 %,
mientras que el enfoque por votación alcanzó el 95,6 %.
Palabras clave: Clasificación Binaria IDS; Aprendizaje Automático; Aprendizaje Conjunto; Modelo de
Apilamiento; Modelo de Votación; UNSW-NB15.
© 2024; Los autores. Este es un artículo en acceso abierto, distribuido bajo los términos de una licencia Creative Commons (https://
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sea correctamente citada
1
Laboratory of Science and Technology for the Engineer, LaSTI-ENSA, Sultan Moulay Slimane University. Khouribga 25000, Morocco.
Cite as: Bachar A, EL Bannay O. A proposed method for detecting network intrusion using an ensemble learning (stacking -voting) approach
with unbalanced data. Data and Metadata. 2024; 3:297. https://doi.org/10.56294/dm2024297
Submitted: 20-10-2023 Revised: 03-02-2024 Accepted: 21-06-2024 Published: 22-06-2024
Editor: Adrián Alejandro Vitón Castillo