Malware detection has long been a stage for an ongoing arms race between malware authors and anti-virus systems. Solutions that utilize machine learning (ML) gain traction as the scale of this arms race increases. This trend, however, makes performing attacks directly on ML an attractive prospect for adversaries. We study this arms race from both perspectives in the context of MalConv, a popular convolutional neural network-based malware classifier that operates on raw bytes of files. First, we show that MalConv is vulnerable to adversarial patch attacks: appending a byte-level patch to malware files bypasses detection 94.3% of the time. Moreover, we develop a universal adversarial patch (UAP) attack where a single patch can drop the detection rate in constant time of any malware file that contains it by 80%. These patches are effective even being relatively small with respect to the original file size -- between 2%-8%. As a countermeasure, we then perform window ablation that allows us to apply de-randomized smoothing, a modern certified defense to patch attacks in vision tasks, to raw files. The resulting `smoothed-MalConv' can detect over 80% of malware that contains the universal patch and provides certified robustness up to 66%, outlining a promising step towards robust malware detection. To our knowledge, we are the first to apply universal adversarial patch attack and certified defense using ablations on byte level in the malware field.


翻译:恶意软件检测长期以来一直是恶意软件作者与反病毒系统之间持续军备竞赛的舞台。随着这场竞赛规模的扩大,利用机器学习(ML)的解决方案逐渐受到关注。然而,这一趋势使得直接攻击机器学习成为攻击者的诱人目标。我们以MalConv(一种基于卷积神经网络的流行恶意软件分类器,能直接处理文件的原始字节)为背景,从攻防双方视角研究这场竞赛。首先,我们证明MalConv易受对抗性补丁攻击:将字节级补丁附加到恶意软件文件中,有94.3%的概率可绕过检测。此外,我们开发了一种通用对抗性补丁(UAP)攻击——单个补丁即可在恒定时间内使包含该补丁的任何恶意软件文件的检测率下降80%。即使这些补丁相对于原始文件尺寸较小(仅占2%-8%),其攻击效果依然显著。作为对策,我们随后采用窗口消融方法,将视觉任务中针对补丁攻击的现代认证防御技术——去随机化平滑——应用于原始文件。由此得到的“平滑版MalConv”能检测超过80%包含通用补丁的恶意软件,并提供高达66%的认证鲁棒性,为迈向稳健的恶意软件检测勾勒出具有前景的步骤。据我们所知,我们是首个在恶意软件领域字节级别上应用通用对抗性补丁攻击并利用消融技术实现认证防御的研究。

0
下载
关闭预览

相关内容

【AAAI2022】自适应的随机平滑防御的鲁棒性认证方法
专知会员服务
26+阅读 · 2021年12月27日
专知会员服务
47+阅读 · 2020年10月31日
CALDERA 一款对手自动模拟工具
黑白之道
20+阅读 · 2019年9月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】深度学习情感分析综述
机器学习研究会
58+阅读 · 2018年1月26日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
Generative Adversarial Networks: A Survey and Taxonomy
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
7+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
14+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
9+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
《美陆军野战手册(2026年):特种部队》
专知会员服务
9+阅读 · 8月31日
相关VIP内容
【AAAI2022】自适应的随机平滑防御的鲁棒性认证方法
专知会员服务
26+阅读 · 2021年12月27日
专知会员服务
47+阅读 · 2020年10月31日
相关资讯
CALDERA 一款对手自动模拟工具
黑白之道
20+阅读 · 2019年9月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】深度学习情感分析综述
机器学习研究会
58+阅读 · 2018年1月26日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员