应用程序面临的LLM安全威胁以及5种缓解方法
2024-12-5 16:15:0 Author: mp.weixin.qq.com(查看原文) 阅读量:0 收藏

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什么是LLM应用程序?

大型语言模型(LLMs)是一类AI系统,它们在大量文本数据上进行训练,以理解和生成类似人类的文本。例如,OpenAI的ChatGPT-4和Anthropic的Claude等。它们通过处理广泛的语言输入来执行各种任务,因此成为了科技界的多功能工具。通过预测文本中的后续单词序列,LLMs能制作出连贯且与上下文相关的响应,其能力涵盖了翻译、内容生成、对话交互等多个领域。

大型语言模型(LLMs)的应用已经遍及多个行业,它们提供自然语言理解、文本生成、代码编写和翻译等功能。这些应用程序模仿人类的沟通方式,从而提高了各行业的生产效率,从客户服务到内容创作,甚至在医疗诊断支持等专业领域也发挥了重要作用。它们的强大学习能力和适应性使其在开发AI解决方案方面具有无可比拟的价值。

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LLM应用程序的关键用例

自动写作

自动写作是大型语言模型的另一项关键应用,它能够生成文章、报告乃至创意内容。这些模型能够依据预设参数产生与人类文本极为相似的内容,为作者、营销人员和开发者提供高效的草稿创作支持。自动化写作工具在维持多领域内容风格一致性及质量方面的作用日益显著,有效提升了工作效率。

编码助手

人工智能编码助手利用大语言模型(LLMs)协助程序员进行编程任务,如代码编写、调试和优化。这些工具不仅能理解和建议如何使用编程语言,还能在某些情况下自动完成代码片段。此外,它们还能作为初学者程序员的教学辅助工具,帮助纠正错误,阐释相关概念,并推荐最佳实践。使用LLM技术的编码助手典型代表有Tabnine和GitHub Copilot。

文本摘要

文本摘要涉及将冗长的文档或文章提炼成简洁的概要,而不会失去原始内容的精髓。LLMs还可以根据特定的自然语言指令生成摘要,专注于与用户最相关的信息。

实时翻译

通过LLMs提供的实时翻译技术,人们能够跨越语言的藩篱进行交流。这些先进的翻译模型不仅可以即时转录口语和书面文字,而且其翻译结果的准确度已经可以达到人类水平,极大地促进了不同语言背景下的有效沟通。

个性化学习

个性化学习通过提供定制化的教育体验来实现,这种方法考虑到每位学习者的独特需求和学习风格。LLM在这个过程中扮演了重要角色,它能够适应每个学生的学习模式和偏好,从而提供一个更加生动和吸引人的学习环境。在不同层次的教育环境中,包括从小学到高等教育,LLMs都已经被广泛应用来开发新的学习工具和资源。

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应用程序面临的LLM安全威胁

尽管大型语言模型应用给企业带来巨大潜力,但也伴随着新的安全挑战。根据开放Web应用安全项目(OWASP)的统计,以下是最主要的十大风险:

1. 提示注入

提示注入攻击是指在输入数据中插入恶意指令,以此来操纵语言模型的行为。这种恶意输入可能改变模型预期的输出结果,或者将有害信息嵌入到输出的文本之中,进而影响模型的准确性与安全性。

2. 未经审查的内容输出

当生成的文本在使用前未经过适当审查或清理时,LLM会发生不安全的输出处理。这可能会导致传播不适当、敏感或有害的内容。确保输出安全且上下文准确至关重要,尤其是在涉及敏感数据或公共交互的应用程序中。

3. 训练数据投毒

训练数据投毒是指在训练集中故意掺入有害或带有偏见的数据,这可能导致机器学习模型的性能下降,并使输出的结果出现偏差。这种攻击方式能够悄悄地改变大型语言模型的行为,进而埋下潜在可被利用的安全隐患。为了防范此类威胁,我们必须对数据来源保持警惕,并对训练集进行彻底的清理和筛选。

4. 模型拒绝服务

在面对模型拒绝服务(DoS)攻击时,攻击者通过发送大量请求来淹没LLM,导致其无响应或性能下降。这种攻击方式会严重破坏依赖于LLM的服务的可用性,进而引发严重的操作问题。因此,实施有效的速率限制和验证机制对于防御此类攻击至关重要。

5. 供应链漏洞

大型语言模型在开发过程中可能存在的供应链漏洞,涉及那些用于构建模型的第三方组件或数据集。这些供应链中的薄弱环节可能导致后门程序或其他隐藏缺陷的引入,进而损害模型的安全性和功能性。为规避此类风险,必须对供应链上的所有元素进行严格的审查和定期的审计,确保其安全可靠。

6. 敏感信息披露

敏感信息泄露是指LLMs无意中生成或泄露机密数据。使用在庞大且可能敏感的数据集上训练的模型会放大这种风险。确保LLMs不暴露个人或专有信息对于维护机密性和用户信任至关重要。

7. 不安全的插件设计

不安全的插件设计是指由于扩展LLM应用程序功能的插件设计或实施不当而产生的漏洞。这些插件可以成为攻击者的入口点,从而损害系统的整体安全性。在插件的整个设计和实施过程中遵守安全标准至关重要。

8. 过度授权

当LLMs被授予过多的自主权时,就会出现过度的能动性,从而导致不可预测或意外的行为。这可能会导致绕过人类监督或与预期结果相矛盾的行为。建立明确的操作边界并保持人工干预对于控制LLM自主性程度至关重要。

9. 过度依赖

过度依赖LLMs会导致自满和忽视批判性思维或人类专业知识。虽然这些模型是工具,但它们并非万无一失,并且可能会产生错误或有偏差的输出。鼓励将能力与人工判断相结合评估方法,可以确保更可靠和合乎道德的结果。

10. 模型窃取

模型盗窃涉及未经授权访问和复制专有LLM技术,从而导致知识产权损失和潜在的滥用。保护这些型号免遭盗窃对于保持竞争优势和确保合乎道德的使用至关重要。采用安全措施来保护模型的架构和组件是必要的。

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缓解LLM安全威胁的 5 种方法
1. 严格的输入验证

实施全面的输入验证对于防止提示注入和其他相关攻击至关重要。通过在向LLM交互之前仔细检查和筛选所有输入内容,开发人员可以降低恶意数据导致意外行为或输出的风险。这包括为可接受的输入设定明确准则,并采用上下文感知的过滤机制来检测及阻止潜在的有害提示。

如何实现:

  • 利用允许列表和拒绝列表方法管理允许的输入。

  • 部署上下文感知过滤器,以分析输入的意图和结构。

  • 定期更新和审查输入验证规则以应对新威胁。
2. 内容输出审查

在使用LLM或显示输出内容之前,对所有生成的输出进行彻底清理和验证是防止注入攻击的关键步骤。这包括对抗跨站脚本攻击(XSS)和SQL注入等威胁。这种做法有助于维护数据的完整性和安全性,尤其是在将输出集成到动态Web内容或面向用户的应用程序时尤为重要。

如何实现:

  • 应用输出编码和转义技术以防止执行恶意脚本。

  • 进行安全审查和测试以识别潜在的输出漏洞。

  • 建立定期审计和更新输出处理实践的协议。
3. 增强数据管理

实施严格的数据管理策略,包括精心收集、核实和整理训练数据集,是应对训练数据污染的有效手段。保持用于训练大型语言模型的数据集的纯洁性,能够帮助避免偏见和不良行为的产生。

如何实现:

  • 使用异常检测系统来识别和删除可疑数据模式。

  • 对数据源进行审查和审计。

  • 实施自动化工具,以持续监控和验证训练数据。
4. 速率限制和资源管理

为了防止模型遭受拒绝服务(DoS)攻击,实施速率限制和有效地管理资源是至关重要的。这些策略可以帮助控制访问到LLM的请求流量,保证在高需求时系统仍能维持正常的响应和运作。

如何实现:

  • 对用户或应用程序在给定时间范围内可以发出的请求数设置限制。

  • 监控和管理系统队列以防止瓶颈和过载。

  • 优化LLM性能以更高效地处理高负载,并采用扩展策略来适应增加的需求。
5. 安全的供应链实践

为了缓解供应链中的漏洞,我们需要对开发和部署过程中使用的所有第三方组件和服务实施严格的审查和定期的审核。这样做可以确保这些组件和服务达到安全标准,从而防止被植入后门或遭受其他形式的威胁。

如何实现:

  • 对第三方供应商和集成商进行安全评估。

  • 建立受信任的软件供应链,并定期进行检查和评估。

  • 实施持续监控系统,以检测和解决表明受损组件的异常行为。

通过实施这些策略,组织可以显著降低与LLM应用程序相关的风险,确保其安全可靠地运行。

结论

大型语言模型(LLMs)应用程序在多个领域带来了显著优势,从文本摘要到实时翻译等。然而,这些技术的优势同时也伴随着潜在的安全风险。为确保技术的可靠性和安全性,必须主动识别和管理这些威胁。通过了解相关风险并采取适当的缓解措施,可以有效保障LLM技术的正确部署和使用。

创建一个全面的安全框架至关重要,该框架应涵盖身份验证、监控、数据加密、道德操守以及企业意识的培养等方面。通过在利用人工智能(LLM)的同时采取适当的安全措施,组织不仅能够最大化这些技术的潜能,还能有效地防御潜在的风险和威胁。

* 本文为陈发明编译,原文地址:https://www.tripwire.com/state-of-security/security-threats-facing-llm-applications-and-ways-mitigate-them
注:图片均来源于网络,无法联系到版权持有者。如有侵权,请与后台联系,做删除处理。
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文章来源: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkxNzA3MTgyNg==&mid=2247530486&idx=1&sn=7c9e3897f37d94d7d35f2fad26150ed0&chksm=c144054bf6338c5d9c769f6894049c2170f242cc2fc41b98041ff47d6fd30a8f925458cb3c58&scene=58&subscene=0#rd
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