dc.contributor.advisor | Özdemir, Suat | |
dc.contributor.author | Eren, Esin | |
dc.date.accessioned | 2025-03-03T10:56:20Z | |
dc.date.issued | 2024-12 | |
dc.date.submitted | 2024-12-30 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11655/36620 | |
dc.description.abstract | The Internet of Things (IoT) ecosystem is rapidly increasing, with billions of interconnected devices exchanging vast amounts of data daily. This expansion has made ensuring the security and reliability of IoT systems increasingly critical. In this context, anomaly detection is critical because it allows for the identification of unexpected patterns or malicious behaviors that could risk device functionality, compromise data integrity, or threaten user privacy. Despite its importance, effective anomaly detection in IoT systems faces challenges due to the diverse nature of IoT devices, their limited resources, and the large volume and variability of the generated data. Overcoming these challenges requires not only accurate detection mechanisms but also models that provide transparency and build trust among users and stakeholders. To address this problem, this thesis proposes an approach that combines Explainable Artificial Intelligence (XAI) techniques with traditional Machine Learning (ML) methods to enhance anomaly detection in IoT systems. A three-phase methodology is being implemented using the NSL-KDD dataset. In the first phase, the performance metrics of the models such as accuracy, f1-score, precision and recall are obtained by applying the classical ML methods such as Naive Bayes (NB), Decision Tree (DT), K-Nearest Neighbors (KNN), Logistic Regression (LR), Random Forest (RF), Extreme Gradient Boosting (XGBoost), Deep Neural Network (DNN). In the second phase, the same performance metrics of the models are obtained by using the most effective 10 features determined by the Feature Selection (FS) methods such as SelectKBest, Pearson Correlation, Chi-Squared, Information Gain, Recursive Feature Elimination. In the last phase, the feature set determined by the XAI methods and the feature set determined by the FS methods are combined, and the success rates of each model are observed in order to observe the effect of XAI. As a result, it is concluded that higher success rates were obtained when XAI was included. This demonstrates that integrating XAI with FS methods not only improves detection accuracy but also enhances the interpretability and trustworthiness of anomaly detection systems, highlighting the vital role of XAI in securing IoT environments against evolving threats. | tr_TR |
dc.language.iso | en | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Internet of Things | |
dc.subject | Explainable Artificial Intelligence | |
dc.subject | Anomaly Detection | |
dc.title | Explainable Artificial Intelligence Based Anomaly Detection for Internet of Things | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | IoT ekosistemi hızla büyüyerek birbirine bağlı milyarlarca cihazın günlük olarak büyük miktarda veri alışverişi yapmasına olanak tanımaktadır. Bu genişleme, sistemlerin güvenliğini ve güvenilirliğini sağlamayı her zamankinden daha kritik hale getirmiştir. Bu bağlamda, anomali tespiti, cihazların işlevselliğini riske atabilecek, veri bütünlüğünü bozabilecek veya kullanıcı gizliliğini tehdit edebilecek beklenmedik davranışları veya kötü niyetli faaliyetleri tespit etme olanağı sağladığı için büyük önem taşımaktadır. Ancak, IoT cihazlarının çeşitliliği, sınırlı kaynakları ve ürettikleri verinin büyük hacmi ve değişkenliği, etkili bir anomali tespiti için önemli zorluklar oluşturmaktadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek, yalnızca doğru tespit mekanizmalarını değil, aynı zamanda kullanıcılar ve paydaşlar arasında güven oluşturacak şeffaf modelleri de gerektirir. Bu soruna çözüm olarak, bu tezde IoT sistemlerinde anomali tespitini geliştirmek amacıyla XAI teknikleri ile geleneksel Makine Öğrenimi (ML) yöntemlerini birleştiren bir yaklaşım önerilmektedir. Bu amaçla NSL-KDD veri seti kullanılarak üç aşamalı bir metodoloji uygulanmıştır.
Birinci aşamada, Naive Bayes (NB), Decision Tree (DT), K-Nearest Neighbors (KNN), Logistic Regression (LR), Random Forest (RF), Extreme Gradient Boosting (XGBoost), Deep Neural Network (DNN) gibi klasik ML yöntemleri uygulanarak accuracy, f1-score, precision ve recall gibi performans metrikleri elde edilmiştir. İkinci aşamada, SelectKBest, Pearson Correlation, Chi-Kare, Information Gain ve Recursive Feature Elimination gibi özellik seçimi yöntemleriyle belirlenen en etkili 10 özellik kullanılarak modellerin aynı performans metrikleri elde edilmiştir. Son aşamada, XAI yöntemleri ile belirlenen özellik seti ile özellik seçimi yöntemleriyle belirlenen özellik seti birleştirilmiş ve XAI'ın etkisini gözlemlemek için her modelin başarı oranları incelenmiştir. Sonuç olarak, XAI’ın dahil edildiği durumlarda daha yüksek başarı oranlarının elde edildiği görülmüştür. Bu durum, XAI’ın özellik seçimi yöntemleriyle entegre edilmesinin yalnızca tespit doğruluğunu artırmakla kalmayıp, aynı zamanda anomali tespit sistemlerinin yorumlanabilirliğini ve güvenilirliğini de geliştirdiğini ve IoT ortamlarını gelişen tehditlere karşı güvence altına almak için XAI’ın hayati bir rol oynadığını göstermektedir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Bilgisayar Mühendisliği | tr_TR |
dc.embargo.terms | Acik erisim | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2025-03-03T10:56:20Z | |
dc.funding | Yok | tr_TR |