المستودع الرقمي في جامعة طيبة

Ransomware Detection: The Efficacy of Behavior-Based and Machine Learning Techniques

عرض سجل المادة البسيط

dc.contributor.author Yousef Amro, Manar
dc.contributor.author Dweib, Dr. Mohammad
dc.date.accessioned 2026-03-09T08:16:19Z
dc.date.available 2026-03-09T08:16:19Z
dc.date.issued 2026-01-05
dc.identifier.uri https://dspace.qou.edu/handle/194/3038
dc.description.abstract Ransomware remains one of the most pervasive cybersecurity threats, exploiting both technological and human vulnerabilities to inflict severe economic and operational damage. This thesis investigates the efficacy of hybrid detection methodologies that integrate behavior-based analysis with machine learning (ML) and deep learning Long Short-Term Memory (LSTM) approaches to improve detection accuracy and generalization across diverse ransomware variants. The proposed framework unifies three behavioral dimensions—File System Monitoring (FSM), Process Behavior Analysis (PBA), and Network Behavior Analysis (NBA)—into a comprehensive dataset of 15,411 instances and 224 features, aligned through a Timestamp-Based Integration process. Multiple classifiers, including Random Forest, Naïve Bayes, Support Vector Machine (SVM), Gradient Boosting, and LSTM, were trained and evaluated. Two integration strategies—decision-level fusion (voting) and model-level stacking- were compared empirically to identify the most robust hybrid configuration. Experimental results demonstrated that the stacking ensemble [BB, XGB, NB] achieved superior macro-average performance (F1 ≈ 0.93, AUPRC ≈ 0.91), validating the advantage of multi-model learning for ransomware detection. Additionally, Synthetic Minority Over-sampling Technique (SMOTE) balancing and probability calibration improved fairness and stability across minority ransomware families such as Ryuk, Sodinokibi, and LockBit. The study also incorporated statistical validation (McNemar’s test) and sensitivity analysis to ensure the reliability of results under variable conditions. Finally, ethical and policy considerations were highlighted to guide the responsible deployment of AI-driven cybersecurity systems. This research bridges a major gap in ransomware detection studies by operationalizing a cross-domain hybrid framework that synchronizes host and network behavioral data, providing a replicable and scalable foundation for intelligent, interpretable, and ethically aligned ransomware defense systems. en
dc.publisher qou en
dc.subject Ransomware Detection en
dc.subject Behavior-Based Analysis en
dc.subject Machine Learning, en
dc.subject Ensemble Learning en
dc.subject FSM en
dc.subject PBA en
dc.subject NBA en
dc.subject SMOTE en
dc.subject Cybersecurity en
dc.subject LSTM en
dc.subject Stacking en
dc.title Ransomware Detection: The Efficacy of Behavior-Based and Machine Learning Techniques en
dc.type Thesis en
dc.description.arAbstract تتناول هذه الرسالة مشكلة تزايد هجمات برامج الفدية التي أصبحت من أخطر التهديدات للأمن السيبراني نظرًا لقدرتها على تعطيل الأنظمة وإحداث خسائر جسيمة. تهدف الدراسة إلى تطوير إطار كشفٍ هجين يجمع بين تحليل السلوك وخوارزميات التعلّم الآلي والعميق لتحسين دقّة الاكتشاف وقدرة النماذج على التعميم عبر أنواع برامج الفدية المختلفة. قام الباحث بتصميم وتنفيذ نموذج متكامل يدمج ثلاث طبقات سلوكية: مراقبة نظام الملفات (FSM)، تحليل سلوك العمليات (PBA)، وتحليل سلوك الشبكة (NBA)، ضمن قاعدة بيانات موحّدة تضم (15,411) عينة و(224) ميزة، تم دمجها زمنيًا باستخدام آلية الدمج القائم على الطوابع الزمنية. جرى تدريب عدة مصنّفات تقليدية وحديثة مثل Random Forest وNaïve Bayes وXGBoost وLSTM، مع تطبيق تقنيات الموازنة (SMOTE) ومعايرة الاحتمالات لتحسين الإنصاف والاستقرار. أظهرت النتائج أن نموذج التكديس (Stacking Ensemble) الذي يدمج بين السلوكيات وخصائص التعلّم الآلي حقق أفضل أداء بمعدل F1 ≈ 0.93، متفوّقًا على نماذج التصويت التقليدية، مما يؤكد فعالية التكامل متعدد المستويات في تعزيز دقّة الكشف وتفسير النتائج. كما تم إجراء اختبارات إحصائية وتحليل حساسية للتحقق من استقرار النماذج تحت ظروف مختلفة. يستخلص من هذا العمل أن الدمج بين التحليل السلوكي والتعلّم الآلي يقدّم حلاً واعدًا لتحقيق كشف ذكي، قابل للتفسير، ومتكيّف مع تطوّر الهجمات. وتساهم هذه الرسالة في سدّ فجوة معرفية تتمثل في غياب إطار موحّد يدمج السلوكيات على مستويات النظام والشبكة ضمن نموذج واحد، مما يفتح المجال لتطوير أنظمة كشف هجينة أكثر مرونة وموثوقية في الأمن السيبراني الحديث. en
dc.contributor.arAuthor يوسف عمرو, منار
dc.contributor.arAuthor ذويّب, د. محمد
dc.arTitle الكشف عن فيروس الفدية: فعالية تقنية السلوك والتعلم الآلي en


الملفات في هذه المادة

هذه المادة تظهر في الحاويات التالية

عرض سجل المادة البسيط

بحث دي سبيس


بحث متقدم

استعرض

حسابي

احصائيات