NIDSルールのMITRE ATT&CK技術へのラベル付け — 機械学習と大規模言語モデルの比較 (LABELING NIDS RULES WITH MITRE ATT&CK TECHNIQUES: MACHINE LEARNING VS. LARGE LANGUAGE MODELS)

田中専務

拓海先生、お忙しいところ失礼します。最近、部下から『NIDSのルールをATT&CKに紐づけると良い』と聞きまして、ですが正直、何のことだかさっぱりでして。要するにうちの現場で何が変わるのか教えていただけますか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!簡単に言うと、Network Intrusion Detection Systems (NIDS) ネットワーク侵入検知システムの検知ルールを、MITRE ATT&CKという攻撃の分類書式に自動で結びつけると、アラートが示す『何をされたか』が分かりやすくなるんですよ。導入のメリットとコスト感を3点に絞ってお話ししますよ。

田中専務

メリット3点というと具体的に?投資対効果をまず知りたいのです。人員を増やすよりも先に自動化で何が回るのか、現場に導入したときの負担はどれほどですか。

AIメンター拓海

大丈夫、一緒に整理しましょう。第一にスピード、ルールをATT&CKの技術に結びつけることでアラートの初動判断が速くなりますよ。第二に説明可能性、大規模言語モデル (Large Language Models, LLMs) 大規模言語モデルを使えば、なぜその技術が候補かという説明を自動生成できます。第三にスケール、973件という実データセットで評価した研究は、自動化が現場の負担を減らすことを示していますよ。

田中専務

なるほど、説明が付くのは現場にとって助かります。ただ、精度は?チャットみたいなもので判断を任せきりにして良いのか懸念があります。これって要するに、LLMは速く説明を出すけれど正確さでは従来の機械学習(ML)に劣るということですか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!その理解でおおむね正しいです。研究の結論は、LLMは説明性と初動の効率化に優れる一方、SVM (Support Vector Machine) サポートベクターマシン、Random Forest (RF) ランダムフォレスト、Gradient Boosting Machine (GBM) 勾配ブースティングなどの従来型MLモデルが精度(Precision, Recall, F1)で上回るということです。但し、ハイブリッドで両者を組み合わせると良い結果を生みますよ。

田中専務

ハイブリッドというのは、まずLLMで候補と説明を出して、人が確認したりMLで最終判定するような流れでしょうか。現場は人手が多くないので、そこは特に知りたいです。

AIメンター拓海

その通りです。実務では、LLMを『案内役』にして候補ラベルと理由を提示し、軽微なアラートは自動処理、重要なものはMLの再判定やアナリスト確認に回すフローが現実的です。要点は三つ、まず人的負担を減らす、自動生成の説明で意思決定を早める、必要に応じて人とMLで補完する、です。

田中専務

運用面でのリスク管理も聞きたいです。誤ったラベルで現場が混乱したり、過信して重要なアラートを見落としたりするのは怖い。導入時の安全策のイメージはありますか。

AIメンター拓海

はい、大丈夫です。初期は『人が最終確認するゲート』を必須にしてトラストを育て、並行してMLで精度検証を進めます。また、LLMの出力には理由説明をつけるため、誤判定の原因分析がしやすく改善サイクルを回せます。デプロイは段階的に行い、投資対効果を見ながら拡張する方法がおすすめです。

田中専務

導入にあたって技術的な前提やデータはどれほど必要ですか。うちのような中堅企業でも使えるのでしょうか。

AIメンター拓海

大丈夫、できないことはない、まだ知らないだけです。必要なのはまずNIDSのルール一覧、例えばSnortルールのようなテキスト形式のデータがあれば始められます。研究では973件のSnortルールで検証しており、中堅でも段階的に導入して効果を測りながら拡大可能です。

田中専務

ありがとうございます。最後に一度整理しますと、LLMは説明と初動を早め、従来のMLは最終的な精度を担保する、で合っていますか。ですから『まず案内役でLLM導入、次にMLで精度改善し段階的に自動化』という運用が現実的だという理解で良いですか。

AIメンター拓海

その理解で完璧ですよ。要点は三つ、説明性で現場の信頼を得る、MLで精度を補う、段階的デプロイで投資対効果を確認する、です。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

分かりました。自分の言葉で言うと、『まずはLLMでルールをATT&CKに紐づけて現場の判断材料を早く出し、そこからMLを使って精度を高める。段階的に自動化して投資を最小化する』という戦略ですね。よし、部下に説明してみます。ありがとうございました。

1.概要と位置づけ

結論から述べる。本研究は、Network Intrusion Detection Systems (NIDS) ネットワーク侵入検知システムのルールをMITRE ATT&CKフレームワークに対応させる作業を、自動化する試みである。特にLarge Language Models (LLMs) 大規模言語モデルと従来型のMachine Learning (ML) 機械学習を比較し、LLMの説明能力とMLの精度をどのように実運用に組み合わせるかを示した点が最大の貢献である。現場のアラート調査は時間を消費する業務であり、本研究はその負担軽減に対する現実的な道筋を提示している。

まず背景を整理する。NIDSのルールはテキストとして多く存在するが、それが攻撃のどの技術に対応するかの説明が欠けている。MITRE ATT&CKは攻撃技術の体系であり、これに基づくラベル付けはアラートの意思決定を助ける。研究は973件のSnortルールを用い、ChatGPT、Claude、Geminiなど複数のLLMと、生成された/既存のMLモデルを比較した。

重要性は明白である。経営的には、初動対応の速度と正確性が被害最小化とコスト削減に直結する。LLMは説明や高速な仮説提示という価値を提供し、MLは再現性のある高精度な判定を支える。両者の役割分担により現場の生産性を高める可能性がある。

本節の位置づけとして、研究は『実務に近い条件での評価』を重視している。理論性能だけでなく、説明の有無や自動化による運用負荷の変化まで視野に入れている点が実務寄りである。これにより導入判断に必要な情報が揃う。

最後に要点を繰り返す。LLMは説明とスピード、MLは精度を担保する役割を持ち、ハイブリッド運用が現場導入の現実解である。

2.先行研究との差別化ポイント

本研究は先行研究と比較して三つの差別化要素を持つ。第一に、複数の先進的LLM(ChatGPT、Claude、Gemini)を比較し、プロンプト設計や出力の説明性を評価している点である。第二に、973件という実データに基づき、定量評価と説明可能性を同時に検討した点である。第三に、LLMを用いたラベリングを出発点としつつ、LLMが生成した情報から自動的にMLモデルを生成・訓練するワークフローを提案している点である。

先行研究の多くはNIDSルールの分類を手作業や単一手法で行っており、説明の自動生成やLLMの比較検証に踏み込んでいない。本研究は説明の質とMLとの比較という実務的観点を両立している。

差別化のビジネス的意義は明確だ。経営層にとって重要なのは投資対効果と運用リスクである。単に精度が高いだけでは不十分で、なぜその判定かを説明できることが運用上の信頼につながる。LLMはその説明性を提供する一方、精度面ではMLが優れることを示した点が差別化の核心である。

したがって、本研究は『説明と精度の両面』を評価軸に据え、実運用での意思決定に直結する示唆を与えている。

3.中核となる技術的要素

中核技術は三つある。まずNetwork Intrusion Detection Systems (NIDS) のルールという入力データである。これらはSnortルールのように定義がテキストであり、特徴抽出が可能である。次にMITRE ATT&CK(攻撃戦術・技術フレームワーク)で、ラベルの体系化の基準を提供する。最後にLarge Language Models (LLMs) として、自然言語での推論と説明生成を行う技術がある。

技術的な工夫として、NIDSルールのラベリングを条件付きテキスト生成問題に定式化し、LLMに対して効果的なプロンプト設計を試みている。さらに、LLMの出力を元にML用の学習データを自動生成し、従来の機械学習モデルで再学習させるワークフローを導入している。

ML側はSVM、Random Forest、GBMといった手法で精度比較を行い、Precision(適合率)、Recall(再現率)、F1スコアで評価した。LLMは説明性と候補の提示に優れるが、MLは総合スコアで安定して高い性能を示した。

ビジネス的解釈では、LLMは『現場のアナリストを支援するアドバイザー』、MLは『高信頼の自動判定器』と位置づけられる。両者を使い分けることで運用効率と安全性を両立できる。

4.有効性の検証方法と成果

検証は973件のSnortルールを対象に行われた。手順はLLMによる候補技術の生成、生成結果の説明提示、MLモデルによる判定の比較、という流れである。評価指標はPrecision、Recall、F1スコアであり、説明の有無や人手確認の工数も評価対象とした。

結果は一貫して、従来型MLモデルが精度面で上回る一方、LLMは説明性と仮説生成の速さで優れていた。特にLLMは各提示に理由を添えるため、アナリストが迅速に仮説を立てやすい利点が確認された。これにより初動の短縮が期待できる。

また、LLMの出力をベースに自動生成した学習データを用いてMLを再学習させると、双方の強みを活かすハイブリッドな改善が可能であることが示された。運用上の負担は段階的デプロイで抑えられる。

要するに検証は実務的であり、単なる理論比較に留まらず導入の現実的指針を提供している点が成果の骨子である。

5.研究を巡る議論と課題

議論点は二つある。一つはLLMの出力に内在する不確かさだ。LLMは説明を生成するが必ずしも正確でない場合があり、誤った解釈が現場の混乱を招くリスクがある。これには人の最終チェックや閾値設計で対処する必要がある。

二つ目はデータ・スケールの問題である。本研究は973件で有意な知見を示したが、業界全体での多様なルールや攻撃手法には追加検証が必要である。特にゼロデイ的な攻撃や新しい手法に対する一般化性は課題として残る。

またプライバシーや運用ポリシーの観点では、外部LLMを使う場合のデータ送信やログ管理の方針を整える必要がある。企業の内部運用向けにはオンプレミスやプライベートモデルの選択肢も検討すべきである。

総じて、研究は実務への適用に有望な道筋を示す一方で、安全運用のためのガバナンスと追加データでの検証が不可欠である。

6.今後の調査・学習の方向性

今後は三点を進めるべきである。第一に大規模かつ多様なNIDSルールセットでの評価拡大である。多様な環境での検証により汎化性を確かめる必要がある。第二にLLMの説明の信頼性向上だ。定義済みの根拠テンプレートや証拠リンクを出力に含める工夫が有効である。第三に運用ワークフローの実証実験、段階的デプロイでのROI(投資対効果)測定が欠かせない。

学習の観点では、LLMとMLを繋ぐ自動データ生成パイプラインの整備が重要である。研究はLLM生成のデータを基にMLモデルを訓練する手法を示しており、これを洗練させることで高精度かつ説明可能なシステムが実現する。

経営層への示唆としては、まずはパイロット導入で効果を可視化し、成功実績を作ってから拡張することを勧める。これにより投資リスクを抑えつつ、現場の信頼を築ける。

最後に検索に使える英語キーワードとして、NIDS, MITRE ATT&CK, Snort rules, Large Language Models, ChatGPT, Claude, Gemini, machine learning, SVM, Random Forest, GBMを挙げる。

会議で使えるフレーズ集

「まずLLMで候補と説明を出し、重要案件はMLで再判定する段階的運用を提案します。」

「初動の短縮と説明性の確保が期待できるため、まずは小規模パイロットで効果を測定しましょう。」

「外部モデル利用時のデータ送信とプライバシー管理を運用ルールに明記する必要があります。」

「投資は段階的に行い、ROIを定量的に評価してから拡張するのが現実的です。」

N. Daniel et al., “LABELING NIDS RULES WITH MITRE ATT&CK TECHNIQUES: MACHINE LEARNING VS. LARGE LANGUAGE MODELS,” arXiv preprint arXiv:2412.10978v1, 2024.

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