CITADEL: Deteksi Jamming Berbasis CSI dan Klasifikasi Open-Set untuk Jaringan IIoT

Pipeline dua tahap ringan yang mencapai deteksi serangan dikenal 100% dan deteksi zero-day 97,1% pada tingkat false positive 0,4%, dengan inferensi 14,2 ms pada edge GPU.

Aymen Bouferroum; Ildi Alla; Valeria Loscri; Abderrahim Benslimane; Vincent Lenders· 2026· DOI 10.48550/arXiv.2606.22939

Masalah inti

Jamming radio frequency (RF) merupakan ancaman kritis terhadap ketersediaan jaringan wireless Industrial Internet of Things (IIoT). Teknik deteksi dan klasifikasi yang ada kurang cocok untuk konteks ini: fitur kekuatan sinyal kasar dan lintas lapisan tidak memiliki kekayaan informasi, sementara pendekatan baseband I/Q mentah memerlukan perangkat keras dan throughput yang tidak praktis pada skala penerapan IIoT ratusan node. Makalah ini menyajikan CITADEL, pipeline hierarkis dua tahap ringan yang hanya menggunakan pengukuran Channel State Information (CSI), yang tersedia secara native pada perangkat IIoT komoditas, untuk mendeteksi dan mengklasifikasikan serangan jamming termasuk yang belum pernah terlihat. Meskipun penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa jamming meninggalkan tanda CSI yang dapat diamati, CITADEL adalah sistem pertama yang menerjemahkan wawasan ini menjadi pipeline end-to-end yang secara bersamaan mencapai klasifikasi closed-set untuk serangan yang dikenal, deteksi open-set untuk serangan zero-day, dan ketahanan terhadap evasi adversarial. Sistem ini dievaluasi pada 6 jenis serangan yang dikenal dan 15 skenario zero-day, serta dibandingkan dengan delapan basel

CITADEL mencapai deteksi serangan dikenal 100% dan deteksi zero-day 97,1% pada tingkat false positive end-to-end 0,4%. Dalam evaluasi adversarial yang mencakup model ancaman white-box dan black-box, evasi berbasis gradien tetap di bawah 2% pada semua anggaran perturbasi yang diuji, dan generator serangan CSI terkuat yang telah dipublikasikan mencapai rata-rata evasi kurang dari 5%. Perbandingan sistematis terhadap delapan baseline menegaskan bahwa tidak ada metode yang ada yang mencapai kinerja sebanding pada data CSI di ketiga sumbu: deteksi, generalisasi, dan ketahanan. Pipeline lengkap menyelesaikan inferensi dalam 14,2 ms pada 95,9 mJ pada edge GPU. Hasil ini menetapkan CITADEL sebagai solusi praktis untuk keamanan jaringan IIoT skala besar.

Jamming radio frequency (RF) merupakan ancaman kritis terhadap ketersediaan jaringan wireless Industrial Internet of Things (IIoT). Teknik deteksi dan klasifikasi yang ada kurang cocok untuk konteks ini: fitur kekuatan sinyal kasar dan lintas lapisan tidak memiliki kekayaan informasi, sementara pendekatan baseband I/Q mentah memerlukan perangkat keras dan throughput yang tidak praktis pada skala penerapan IIoT ratusan node. Makalah ini menyajikan CITADEL, pipeline hierarkis dua tahap ringan yang hanya menggunakan pengukuran Channel State Information (CSI), yang tersedia secara native pada perangkat IIoT komoditas, untuk mendeteksi dan mengklasifikasikan serangan jamming termasuk yang belum pernah terlihat. Meskipun penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa jamming meninggalkan tanda CSI yang dapat diamati, CITADEL adalah sistem pertama yang menerjemahkan wawasan ini menjadi pipeline end-to-end yang secara bersamaan mencapai klasifikasi closed-set untuk serangan yang dikenal, deteksi open-set untuk serangan zero-day, dan ketahanan terhadap evasi adversarial. Sistem ini dievaluasi pada 6 jenis serangan yang dikenal dan 15 skenario zero-day, serta dibandingkan dengan delapan baseline.

CITADEL menggunakan pipeline hierarkis dua tahap. Tahap pertama melakukan deteksi biner jamming versus operasi normal menggunakan fitur CSI. Tahap kedua mengklasifikasikan jamming yang terdeteksi ke dalam jenis serangan yang dikenal atau menandainya sebagai serangan zero-day (tidak dikenal). Pipeline ini dirancang agar ringan, hanya memanfaatkan pengukuran CSI yang tersedia secara native pada perangkat IIoT komoditas. Arsitekturnya diilustrasikan di bawah ini:

Hasil menunjukkan bahwa CITADEL secara efektif mengatasi keterbatasan teknik deteksi dan klasifikasi jamming yang ada untuk jaringan IIoT. Dengan memanfaatkan CSI, yang tersedia secara native pada perangkat komoditas, CITADEL menghindari persyaratan perangkat keras dan throughput dari pendekatan I/Q mentah sekaligus memberikan informasi yang lebih kaya daripada fitur kekuatan sinyal kasar. Desain hierarkis dua tahap memungkinkan klasifikasi closed-set untuk serangan yang dikenal dan deteksi open-set untuk serangan zero-day, kemampuan yang tidak dicapai secara bersamaan oleh sistem sebelumnya. Ketahanan terhadap evasi adversarial, dengan evasi berbasis gradien di bawah 2% dan generator serangan CSI terkuat mencapai rata-rata evasi kurang dari 5%, menyoroti ketangguhan pendekatan ini. Latensi inferensi dan konsumsi energi yang rendah pada edge GPU membuat CITADEL cocok untuk penerapan pada jaringan IIoT skala besar dengan ratusan node. Perbandingan sistematis terhadap delapan baseline menegaskan bahwa CITADEL mengungguli metode yang ada dalam hal deteksi, generalisasi, dan ketahanan. Penelitian selanjutnya dapat mengeksplorasi perluasan pendekatan ini ke teknologi wireless dan jenis serangan lain.

Praktisi dan peneliti ilmu komputer

Membuka konten member…