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用于入侵检测系统的生成式人工智能与联邦学习:综述

密码学与安全 2026-07-01 v1 人工智能 机器学习

摘要

入侵检测系统(IDS)对于在现代网络物理系统、物联网(IoT)、企业和分布式网络环境中监控网络流量和识别恶意活动至关重要。然而,开发可靠的IDS模型仍然具有挑战性,因为攻击行为会随时间演变,难以获得真实数据集,流量记录可能不完整,攻击类别通常不平衡,并且隐私约束限制了集中式数据收集。生成式人工智能(AI)和联邦学习(FL)的最新进展为解决这些限制提供了新的机会。生成模型可以支持异常检测、合成流量生成、数据增强、数据插补、对抗流量生成和IDS警报解释。FL使得分布式IDS训练无需直接共享本地网络流量,使其适用于隐私敏感和地理分布的环境。本综述对用于IDS的生成式AI和FL技术进行了结构化回顾。我们首先总结了代表性的IDS研究方向,包括对抗机器学习、基于异常的检测、面向IoT的IDS、可解释IDS和基准数据集。然后,我们根据模型族和任务目标对IDS中的生成式AI应用进行分类,涵盖基于自编码器的模型、生成对抗网络(GAN)、扩散模型和大型语言模型(LLM)。最后,我们回顾了将生成式AI与基于FL的IDS相结合的新兴研究,并讨论了开放挑战,包括合成数据质量、真实流量生成、双重用途对抗风险、非独立同分布客户端分布、通信高效模型共享、联邦IDS基准测试以及用于网络安全的领域特定LLM。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.01305,
  title  = {Generative AI and Federated Learning for Intrusion Detection Systems: A Survey},
  author = {Jiefei Liu and Abu Saleh Md Tayeen and Pratyay Kumar and Qixu Gong and Wenbin Jiang and Huiping Cao and Satyajayant Misra and Jayashree Harikumar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.01305},
  year   = {2026}
}