Derin öğrenme ile gerçek zamanlı şifreli trafik sınıflama

Şifreleme algoritmalarının yaygınlaşması ve VPN (Sanal Özel Ağ) kullanımının artmasıyla trafik sınıflama zorlaştı. Sınıflama sayesinde spesifik trafikler için belirli aksiyonlar alınabiliyor (Bkz. farklı fiyatlandırmalar, çocuklar için güvenli internet), ağdaki trafiğe göre kaynaklar optimal şekilde kullanılmak üzere ayarlanabiliyor. Bu yönleriyle özellikle internet sağlayıcılarının ve devletlerin ilgisini çekmektedir. Port tabanlı, imza tabanlı, istatiksel metotlara dayalı geleneksel sınıflama yöntemlerinin dışında makine öğrenmesi (ML) ve derin öğrenme de popülerleşti. Trafik şifreli olduğunda paket içeriği okunamaz hale geldiği için sınıflama yapmak zorlaşabiliyor. Bu çalışma, paket yüküne bakmaması yönüyle şifreli trafik sınıflamada avantajlı. Yapılan çalışmaların çoğu, önceden toplanan paketlerle yapılmış olup gerçek zamanlı sınıflamanın sınırları görülememektedir. Bu çalışma, paket akışlarının kategori bazında sınıflanmasında bu sınırların şekillenmesine katkıda bulunmayı hedefler. Doğruluk ve paket işleme süresi bu çalışmanın kriterlerindendir. LSTM (Uzun Kısa Süreli Bellek) sekanslarla çalışabilmesiyle bu problem için uygun bir adaydır. Her paket akışı bir sekans olarak modellenebilir. Çalışmada, bu alandaki araştırmalardan biri uyarlanarak geliştirilen, istatiksel özniteliklerle eğitilen bir ML ve yeni bir LSTM modeli sunuldu. Geçmiş LSTM çalışmalarından farklı olarak, belirlenen sekans uzunluğunu aşan akışların paketleri ekarte edilmez. Öznitelikler yalnızca paket başlıklarından çıkarılır. Test için toplam 14 kategori kullanıldı: VPN olmayan, VPN, 6 VPN olmayan kategori, 6 VPN kategorisi. Testler, trafik kategorizasyonu için LSTM yaklaşımının doğruluk ve hız açısından geçerli olduğunu gösterdi. Referans makine öğrenimi yöntemiyle kıyaslandığında, LSTM, %50'ye varan doğruluk farklılıklarıyla öne çıktı. Uyarlanan algoritma doğruluk açısından orijinaline göre daha iyi sonuçlar verdi. LSTM ile doğruluk çevrimdışında 97.77%, gerçek zamanda 91.7% olarak ölçülmüştür. Paket işleme süresi 0.593 ms ile farklı bir LSTM yönteminden 5 kat daha hızlı olarak kayda geçmiştir. Akış-bazlı ML 99.83%, paket-bazlı ise 99.99% doğruluğa sahiptir.