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The Evolution of Federated Learning-Based Intrusion Detection and Mitigation: A Survey

Authors :
Leo Lavaur
Marc-Oliver Pahl
Yann Busnel
Fabien Autrel
Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique (IMT Atlantique - SRCD)
IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Objets communicants pour l'Internet du futur (OCIF)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-RÉSEAUX, TÉLÉCOMMUNICATION ET SERVICES (IRISA-D2)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
mEasuRing and ManagIng Network operation and Economic (ERMINE)
Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉSEAUX, TÉLÉCOMMUNICATION ET SERVICES (IRISA-D2)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
This research is part of the chair CyberCNI.fr with support of the FEDER development fund of the Brittany region.
Source :
IEEE Transactions on Network and Service Management, IEEE Transactions on Network and Service Management, 2022, 19 (3), pp.2309-2332. ⟨10.1109/TNSM.2022.3177512⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2022.

Abstract

International audience; In 2016, Google introduced the concept of Federated Learning (FL), enabling collaborative Machine Learning (ML). FL does not share local data but ML models, offering applications in diverse domains. This paper focuses on the application of FL to Intrusion Detection Systems (IDSs). There, common criteria to compare existing solutions are missing. In particular, this survey shows: (i) how FL-based IDSs are used in different domains; (ii) what differences exist between architectures; (iii) the state of the art of FL-based IDS. With a structured literature survey, this work identifies the relevant state of the art in FL-based intrusion detection from its creation in 2016 until 2021. It provides a reference architecture and a taxonomy to serve as guidelines to compare and design FLbased IDSs. Both are validated with the existing works. Finally, it identifies research directions for the application of FL to intrusion detection systems.

Details

ISSN :
23737379 and 19324537
Volume :
19
Database :
OpenAIRE
Journal :
IEEE Transactions on Network and Service Management
Accession number :
edsair.doi.dedup.....13f7793cd85f7b8ee8e43fa3647c3fbd