SCDF-CNN-BiGRU: إطار عمل لدمج الميزات المزدوجة المكانية والسياقية للكشف عن اختراقات الشبكات الهرمية متعددة مجموعات البيانات

محتوى المقالة الرئيسي

aseel mohammed
حيدر كاظم

الملخص

تُعدّ أنظمة كشف التسلل الشبكي (NIDS) عنصرًا أساسيًا في الدفاع الشبكي الحديث ضدّ الخصوم الذين يستخدمون استراتيجيات هجوم إلكتروني متطورة باستمرار. ومع ذلك، لا يزال الحفاظ على دقة عالية في الكشف ضمن بيئات الشبكات غير المتجانسة يواجه تحديات كبيرة نظرًا لتنوّع أنماط حركة البيانات وسلوكيات الهجوم. تقترح هذه الورقة البحثية إطار عمل جديدًا لدمج الميزات المكانية والسياقية المزدوجة (SCDF-CNN-BiGRU) في سياق الكشف الهرمي عن التسلل الشبكي، وذلك باستخدام مجموعات بيانات مرجعية متعددة للأمن السيبراني. يعتمد إطار العمل المقترح على مرحلة استخراج ميزات باستخدام شبكة عصبية تلافيفيه مشتركة (CNN) خفيفة الوزن، تليها فرعان متوازيان ومتكاملان للتعلم. يستخدم الفرع الأول وحدة التكرار البوابية ثنائية الاتجاه (BiGRU) لاستخراج التبعيات الزمنية والعلاقات السياقية لحركة بيانات الشبكة، بينما يعتمد الفرع الثاني على معالجة تلافيفيه ثنائية الاتجاه لتعلم تمثيلات مكانية مميزة. بعد ذلك، تُدمج الميزات المستخرجة من كلا الفرعين عبر وحدة تجميع الميزات لإنشاء تمثيل شامل لحركة البيانات. كما يُرسي هذا النظام تحليلًا هرميًا للاختراقات من خلال الكشف عن الهجمات الثنائية وتصنيفها متعدد الفئات، بالإضافة إلى استراتيجية ربط على مستوى الهجوم لربط مختلف أنواع الهجمات وأوصافها الدقيقة عالية التمثيل. تم تقييم هذا الإطار باستخدام ست مجموعات بيانات مرجعية غير متجانسة، تشمل UNSW-NB15 وNSL-KDD وNF-ToN-IoT-v3 وCICIOT2023 وBCCC وCIC-UNSW-NB15. أظهرت النتائج التجريبية أداءً قويًا في الكشف، حيث بلغت دقة التصنيف الثنائي 99.9% ودقة التصنيف متعدد الفئات 98.8%. تشير هذه النتائج إلى أن إطار SCDF-CNN-BiGRU المقترح يوفر تمثيلات قوية وتعميمًا فعالًا عبر مجموعات البيانات المختلفة للكشف الهرمي عن الاختراقات في بيئات الشبكات غير المتجانسة.

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.downloads##

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.noStats##

تفاصيل المقالة

القسم

Articles

السيرة الشخصية للمؤلف

حيدر كاظم، قسم الحاسوب كلية التربية الجامعة المستنصرية

استاذ دكتور في قسم الحاسوب كلية التربية الجامعة المستنصرية 

كيفية الاقتباس

"SCDF-CNN-BiGRU: إطار عمل لدمج الميزات المزدوجة المكانية والسياقية للكشف عن اختراقات الشبكات الهرمية متعددة مجموعات البيانات" (2026) مجلة الهندسة, 32(9), ص 264–278. doi:10.31026/j.eng.2026.09.12.

المراجع

Adefemi, K.O., M.B.M., and Alimi, O.A., 2025. A hybrid CNN–GRU deep learning model for IoT network intrusion detection. Journal of Sensor and Actuator Networks, 14(5), 96. https://doi.org/10.3390/jsan14050096

Akuthota, U.C., and Bhargava, L., 2025. Transformer-based intrusion detection for IoT networks. IEEE Internet of Things Journal, 12, pp. 6062–6067. https://doi.org/10.1109/JIOT.2025.3525494.

Alabbadi, A., and Bajaber, F., 2025. X-FuseRLSTM: A cross-domain explainable intrusion detection framework in IoT using the attention-guided dual-path feature fusion and residual LSTM. Sensors, 25(12), P. 3693. https://doi.org/10.3390/s25123693.

Alalwany, E., Alsharif, B., Alotaibi, Y., Alfahaid, A., Mahgoub, I., and Ilyas, M., 2025. Stacking ensemble deep learning for real-time intrusion detection in IoMT environments. Sensors, 25(3), P. 624. https://doi.org/10.3390/s25030624 .

Alayash, W., Rahrouh, M., Ibrahim, A.A., Mohamed, M.H., Ahmed, S.T., Albarri, M.H., and Ahmed, M.H., 2026. Assessing LSTM and GRU for multi-dataset intrusion detection in IoT environments. Statistics, Optimization & Information Computing, 15(4), pp. 3155–3173. https://doi.org/10.19139/soic-2310-5070-3226.

Ayantayo, A., Kaur, A., Schmid, A., and Waismann, B., 2023. Network intrusion detection using feature fusion with deep learning. Journal of Big Data, 10, P. 167. https://doi.org/10.1186/s40537-023-00834-0.

Bamber, S.S., Katkuri, A.V.R., Sharma, S. and Angurala, M., 2025. A hybrid CNN-LSTM approach for intelligent cyber intrusion detection system. Computers & Security, 148, P. 104146. https://doi.org/10.1016/j.cose.2024.104146.

Canadian Institute for Cybersecurity, 2025. UNSW-NB15 Augmented Dataset. University of New Brunswick. Available at: https://www.unb.ca/cic/datasets/cic-unsw-nb15.html [Accessed 27 June 2025].

Dai, W., Li, X., Ji, W., and He, S., 2024. Network intrusion detection method based on CNN, BiLSTM, and attention mechanism. IEEE Access, 12, pp. 53099–53111. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3385928.

Dhanabal, L., and Shantharajah, D.S.P., 2015. A study on NSL-KDD dataset for intrusion detection system based on classification algorithms. https://doi.org/10.17148/IJARCCE.2015.4696 .

Gaspar, D., Antunes, A., and Bacao, F., 2024. Explainable AI for intrusion detection systems: LIME and SHAP applicability on multi-layer perceptron. IEEE Access, 12, pp. 30164–30178. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3368377.

Hussein, M.A., Alazawi, S.A.H., and Hoomod, H.K., 2026. Analysis of hybrid OS security using machine learning and deep learning. In: Advanced Engineering, Technology and Applications on Power Systems. Cham: Springer Nature Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-032-13921-4_47 .

Imrana, Y., Xiang, Y., Ali, L., Noor, A., Sarpong, K., and Abdullah, A. A., 2024. CNN-GRU-FF: A double-layer feature fusion-based network intrusion detection system using convolutional neural network and gated recurrent units. Complex & Intelligent Systems, 10, pp. 3353–3370. https://doi.org/10.1007/s40747-023-01313-y.

Kaur, J., Randhawa, S.K., and Singh, S., 2025. Ensemble learning approaches for multi-class intrusion detection systems for the Internet of Vehicles: A comprehensive survey. Future Internet, 17(7), P. 317. https://doi.org/10.3390/fi17070317.

Kavitha, P., and Harini, S.R., 2026. A dual-path hybrid deep learning framework with BiLSTM, multi-head attention, and intelligent feature engineering in IoT networks. Research Square Preprint. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-9302453/v1.

Li, B., Li, J., and Jia, M., 2025. ADFCNN-BiLSTM: A deep neural network based on attention and deformable convolution for network intrusion detection. Sensors, 25(5), P. 1382. https://doi.org/10.3390/s25051382.

Liu, L., and Xu, M., 2025. A network intrusion detection method based on contrastive learning and Bayesian Gaussian Mixture Model. Cybersecurity, 8(1), P. 59. https://doi.org/10.1186/s42400-025-00364-7 .

Liu, S., Yu, Y., Zong, Y., Yeoh, P.L., Guo, L., Vucetic, B., Duong, T.Q., and Li, Y., 2024. Delay and energy-efficient asynchronous federated learning for intrusion detection in heterogeneous industrial internet of things. IEEE Internet of Things Journal, 11(8), pp. 14739–14754. https://doi.org/10.1109/JIOT.2023.3335112.

Ma, X., Liang, J., and Yin, G., 2025. IoT intrusion detection technology based on DenseNet1D and Bi-GRU hybrid model. Discover Applied Sciences, 8(2), P. 115. https://doi.org/10.1007/s42452-025-08126-3 .

Mishra, S., Alshammari, N.S., Hussain, H., and Alfahidah, R.A., 2026. A cross-dataset harmonized intrusion detection framework with statistically validated multi-model learning. PLOS ONE, 21(4), P. e0346982. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0346982 .

Mohammed, A.M., and Hoomod, H.K., 2026. A two-stage hybrid intrusion detection framework based on hierarchical attack mapping and pruned CNN-GRU models. Engineering, Technology & Applied Science Research, 16(1), pp. 32342–32347. https://doi.org/10.48084/etasr.16210.

Moustafa, N., and Slay, J., 2015. UNSW-NB15: A comprehensive data set for network intrusion detection systems (UNSW-NB15 network data set). In: 2015 Military Communications and Information Systems Conference (MilCIS), Australia, pp. 1–6. https://doi.org/10.1109/MilCIS.2015.7348942 .

Nandanwar, H., and Katarya, R., 2024. Deep learning enabled intrusion detection system for industrial IoT environment. Expert Systems with Applications, 249, P. 123808. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2024.123808.

Nandanwar, H., and Katarya, R., 2025. Securing Industry 5.0: An explainable deep learning model for intrusion detection in cyber-physical systems. Computers & Electrical Engineering, 123, P. 110161. https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2025.110161.

Neto, E.C.P., Dadkhah, S., Ferreira, R., Zohourian, A., Lu, R., and Ghorbani, A.A., 2023. CICIoT2023: A real-time dataset and benchmark for large-scale attacks in IoT environment. Sensors, 23(13), https://doi.org/10.3390/s23135941 .

Peng, H., Wu, C., and Xiao, Y., 2023. CBF-IDS: Addressing class imbalance using CNN-BiLSTM with focal loss in network intrusion detection system. Applied Sciences,13(21), P. 11629. https://doi.org/10.3390/app132111629.

Sagu, A., Gill, N.S., Gulia, P., Alduaiji, N., Shukla, P.K., and Shah, M.A., 2025. Advances to IoT security using a GRU-CNN deep learning model trained on SUCMO algorithm. Scientific Reports, 15(1), P. 16485. https://doi.org/10.1038/s41598-025-99574-9.

Sarhan, M., Layeghy, S., Moustafa, N., and Portmann, M., 2021. NetFlow datasets for machine learning-based network intrusion detection systems. In: Deze, Z., Huang, H., Hou, R., Rho, S. and Chilamkurti, N., eds. Big Data Technologies and Applications. Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-72802-1_9 .

Shafi, M., Lashkari, A.H., Rodriguez, V., and Nevo, R., 2024. Toward generating a new cloud-based distributed denial of service (DDoS) dataset and cloud intrusion traffic characterization. Information, 15(4), P. 195. https://doi.org/10.3390/info15040195 .

Sharma, S.B., and Bairwa, A.K., 2025. Leveraging AI for intrusion detection in IoT ecosystems: A comprehensive study. IEEE Access, 13, pp. 66290–66317. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3556701.

Thaljaoui, A., 2025. Intelligent network intrusion detection system using optimized deep CNN-LSTM with UNSW-NB15. International Journal of Information Technology. https://doi.org/10.1007/s41870-025-02416-0.

Wang, Z., Zainal, A., Siraj, M.M., Ghaleb, F.A., Hao, X., and Han, S., 2025. An intrusion detection model based on convolutional Kolmogorov-Arnold networks. Scientific Reports, 15(1), P. 1917. https://doi.org/10.1038/s41598-025-85700-4.

Xi, C., Wang, H., and Wang, X., 2024. A novel multi-scale network intrusion detection model with transformer. Scientific Reports, 14, P. 23239. https://doi.org/10.1038/s41598-024-74419-5.

Xu, H., Sun, L., Fan, G., Li, W., and Kuang, G., 2023. A hierarchical intrusion detection model combining multiple deep learning models with attention mechanism. IEEE Access, 11, pp. 66212–66226. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3290613.

Yang, K., Wang, J., and Li, M., 2024. An improved intrusion detection method for IIoT using attention mechanisms, BiGRU, and Inception-CNN. Scientific Reports, 14(1), P. 19339. https://doi.org/10.1038/s41598-024-70094-2.

Yaras, S., and Dener, M., 2024. IoT-based intrusion detection system using new hybrid deep learning algorithm. Electronics, 13, P. 1053. https://doi.org/10.3390/electronics13061053.

Zahid, M., and Bharati, T.S., 2025. Enhancing cybersecurity in IoT systems: A hybrid deep learning approach for real-time attack detection. Discover Internet of Things, 5, P. 73. https://doi.org/10.1007/s43926-025-00083-w.

المؤلفات المشابهة

يمكنك أيضاً إبدأ بحثاً متقدماً عن المشابهات لهذا المؤلَّف.