Web saldırılarının derin öğrenme ile tespit edilmesi
Detection of web attacks with deep learning
Yazar: YUNUS EMRE SEYYAR
Danışman: DOÇ. DR. HALİL MURAT ÜNVER ; PROF. DR. ALİ GÖKHAN YAVUZ
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Anomaliler = Anomalies ; Derin öğrenme = Deep learning ; Doğal dil işleme = Natural language processing ; Evrişimli sinir ağları = Convolutional neural networks ; Siber güvenlik = Cyber security ; Siber saldırı = Cyber attack ; Çok katmanlı algılayıcılar = Multilayer sensors

Özet:
Derin Öğrenme (DÖ) tekniklerinin hızla gelişmesiyle beraber Doğal Dil İşleme (DDİ) teknikleri de hızla gelişmekte ve zenginleşmektedir. Ayrıca ilgili teknolojilerin gelişmesine bağlı olarak web uygulamalarının kullanımının da hemen her yönde arttığına tanık oluyoruz. Web uygulamaları, kişisel, finansal, savunma ve siyasi bilgileri (ör. wikileaks olayı) kullanan çok çeşitli kullanım durumlarını kapsamaktadır. Nitekim bu tür bilgilere erişmek ve bunları manipüle etmek saldırganların öncelikli amaçları arasında yer almaktadır. Bu nedenle, saldırganlar tarafından hedeflenen bilgilerin savunmasızlığı hayati bir sorundur ve bu tür bilgilerin ele geçirilmesi halinde sonuçların yıkıcı olabileceği ve bazı durumlarda potansiyel olarak ulusal güvenlik riskleri haline gelebileceği görülmektedir. Bu çalışmada, bu sorunun çözümüne yönelik, normal HTTP isteklerini ve anomali HTTP isteklerini ayırt edebilen yeni bir model önerilmiştir. Önerilen çalışmada DDİ tekniklerini, Transformatörlerden Çift Yönlü Kodlayıcı Temsilleri (BERT) modeli, Çok Katmanlı Algılayıcı (ÇKA) ve DÖ tekniklerinden Evrişimsel Sinir Ağı (ESA) teknikleri kullanılmıştır. Deneysel sonuçlarımız, önerilen yaklaşımın normal ve anomali isteklerin sınıflandırılmasında %99.98'in üzerinde bir başarı oranı ve %98.70'in üzerinde bir F1-puanı elde ettiğini ortaya koymaktadır. Ayrıca, önerilen model, web saldırısı tespit süresi 0,4 ms olarak literatürde sunulan diğer yaklaşımlardan önemli ölçüde daha düşüktür.

Abstract:
Deep Learning (DL) and Natural Language Processing (NLP) techniques are improving and enriching with a rapid pace. Furthermore, we witness that the use of web applications is increasing in almost every direction in parallel with the related technologies. Web applications encompass a wide array of use cases utilizing personal, financial, defense, and political information (e.g., wikileaks incident). Indeed, to access and to manipulate such information are among the primary goals of attackers. Thus, vulnerability of the information targeted by adversaries is a vital problem and if such information is captured then the consequences can be devastating, which can, potentially, become national security risks in the extreme cases. In this study, as a remedy to this problem, we propose a novel model that is capable of distinguishing normal HTTP requests and anomalous HTTP requests. Our model employs NLP techniques, Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT) model, and DL techniques. Our experimental results reveal that the proposed approach achieves a success rate over 99.98% and an F1 score over 98.70% in the classification of anomalous and normal requests. Furthermore, web attack detection time of our model is significantly lower (i.e., 0.4 ms) than the other approaches presented in the literature.