Conv1D-GRU-Self Attention: An Efficient Deep Learning Framework for Detecting Intrusions in Wireless Sensor Networks

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/fi17070301
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Wireless Sensor Networks (WSNs) consist of distributed sensor nodes that collect and transmit environmental data, often in resource-constrained and unsecured environments. These characteristics make WSNs highly vulnerable to various security threats. To address this, the objective of this research is to design and evaluate a deep learning-based Intrusion Detection System (IDS) that is both accurate and efficient for real-time threat detection in WSNs. This study proposes a hybrid IDS model combining one-dimensional Convolutional Neural Networks (Conv1Ds), Gated Recurrent Units (GRUs), and Self-Attention mechanisms. A Conv1D extracts spatial features from network traffic, GRU captures temporal dependencies, and Self-Attention emphasizes critical sequence components, collectively enhancing detection of subtle and complex intrusion patterns. The model was evaluated using the WSN-DS dataset and demonstrated superior performance compared to traditional machine learning and simpler deep learning models. It achieved an accuracy of 98.6%, precision of 98.63%, recall of 98.6%, F1-score of 98.6%, and an ROC-AUC of 0.9994, indicating strong predictive capability even with imbalanced data. In addition to centralized training, the model was tested under cooperative, node-based learning conditions, where each node independently detects anomalies and contributes to a collective decision-making framework. This distributed approach improves detection efficiency and robustness. The proposed IDS offers a scalable and resilient solution tailored to the unique challenges of WSN security.