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講演抄録/キーワード
講演名 2026-03-06 10:45
Efficient Training and Explainable GNNs for IoT Intrusion Detection via Modified Neighbor Sampling
Rafif Reyhandhia YusaRyo YamamotoSatoshi OhzahataUECNS2025-305
抄録 (和) While the widespread adoption of Internet of Things (IoT) has provided transformative benefits across various sectors, its inherent vulnerabilities continue to pose significant security risks. With threats continuously evolving, traditional rule-based approaches are becoming more difficult to manage and scale. Simultaneously, conventional Machine Learning (ML) approaches struggle to capture the inherent complex relationship between devices in IoT network communication, suffer from performance degradation due to class imbalance in the training data, and remain opaque in their decision making–commonly referred as the "black-box" problem.

To address these challenges, this research proposes an interpretable Network Intrusion Detection System (NIDS) that captures the spatial and topological information of the network by mapping it into a graph structure. By utilizing GraphSAGE for inductive learning, interpretable explanations are generated post-hoc using the Captum library to provide insights into the detection result. Furthermore, the Layer-Neighbor Sampling algorithm and Class-Balanced Loss calculation are introduced to optimize training efficiency and help mitigate the effects of imbalanced data. Experimental results across two benchmark NIDS datasets demonstrate that the proposed framework improves detection rates for minority attack classes and balances Macro F1-scores, significantly reduces training time, and provides insights into the features that drive the model predictions. 
(英) While the widespread adoption of Internet of Things (IoT) has provided transformative benefits across various sectors, its inherent vulnerabilities continue to pose significant security risks. With threats continuously evolving, traditional rule-based approaches are becoming more difficult to manage and scale. Simultaneously, conventional Machine Learning (ML) approaches struggle to capture the inherent complex relationship between devices in IoT network communication, suffer from performance degradation due to class imbalance in the training data, and remain opaque in their decision making–commonly referred as the "black-box" problem.

To address these challenges, this research proposes an interpretable Network Intrusion Detection System (NIDS) that captures the spatial and topological information of the network by mapping it into a graph structure. By utilizing GraphSAGE for inductive learning, interpretable explanations are generated post-hoc using the Captum library to provide insights into the detection result. Furthermore, the Layer-Neighbor Sampling algorithm and Class-Balanced Loss calculation are introduced to optimize training efficiency and help mitigate the effects of imbalanced data. Experimental results across two benchmark NIDS datasets demonstrate that the proposed framework improves detection rates for minority attack classes and balances Macro F1-scores, significantly reduces training time, and provides insights into the features that drive the model predictions.
キーワード (和) Graph Neural Network / Intrusion Detection / IoT Security / XAI / / / /  
(英) Graph Neural Network / Intrusion Detection / IoT Security / XAI / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 125, no. 385, NS2025-305, pp. 497-502, 2026年3月.
資料番号 NS2025-305 
発行日 2026-02-25 (NS) 
ISSN Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
ついて
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード NS2025-305

研究会情報
研究会 IN NS  
開催期間 2026-03-04 - 2026-03-06 
開催地(和) 沖縄県市町村自治会館 
開催地(英) Okinawa-Ken Shichoson Jichi Kaikan 
テーマ(和) 一般 
テーマ(英) General 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 NS 
会議コード 2026-03-IN-NS 
本文の言語 英語 
タイトル(和)  
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Efficient Training and Explainable GNNs for IoT Intrusion Detection via Modified Neighbor Sampling 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) Graph Neural Network / Graph Neural Network  
キーワード(2)(和/英) Intrusion Detection / Intrusion Detection  
キーワード(3)(和/英) IoT Security / IoT Security  
キーワード(4)(和/英) XAI / XAI  
キーワード(5)(和/英) /  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) Rafif Reyhandhia Yusa / Rafif Reyhandhia Yusa /
第1著者 所属(和/英) 電気通信大学 (略称: 電通大)
The University of Electro-Communications (略称: UEC)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 山本 嶺 / Ryo Yamamoto /
第2著者 所属(和/英) 電気通信大学 (略称: 電通大)
The University of Electro-Communications (略称: UEC)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 大坐畠 智 / Satoshi Ohzahata /
第3著者 所属(和/英) 電気通信大学 (略称: 電通大)
The University of Electro-Communications (略称: UEC)
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講演者 第1著者 
発表日時 2026-03-06 10:45:00 
発表時間 25分 
申込先研究会 NS 
資料番号 NS2025-305 
巻番号(vol) vol.125 
号番号(no) no.385 
ページ範囲 pp.497-502 
ページ数
発行日 2026-02-25 (NS) 


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