从 40 小时到 28 分钟:Copilot 创造者教 AI 做渗透测试

原标题Forty hours to 28 minutes: the Copilot creator teaching AI to hack

Oege de Moor 向红杉资本讲述了 XBOW 的 AI 渗透测试如何在 104 道原创挑战中追平顶尖人类选手,以及为什么进攻性安全(offensive security)正在变成全天候运行的软件。

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2024年12月10日
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XBOW 由 GitHub Copilot 的创造者 Oege de Moor 创办,在一组未公开的 104 道黑客挑战题中拿下 85% 的得分,与一位顶尖渗透测试专家打平。后者用了 40 小时,该系统只用了 28 分钟。他认为,渗透测试规模之所以很小,只是因为专家供给成了瓶颈;而 AI 生成的代码,加上借助 AI 的攻击者,使持续自动化的进攻变得不可或缺。这款产品只提供云端服务,按攻击小时计价。他说,之所以要做,是因为如果好人不先把它做出来,坏人就会先做出来。

  1. 1一次典型的渗透测试大约要 1.8 万美元,一年只做一两次;而系统变化快得多,所以两次测试之间,不安全的版本总会在线上运行。
  2. 2AI 让任何人都能生成代码,而这些代码的训练数据来自公开仓库,里面满是旧的漏洞;攻击者也早已在用 AI。代码越来越多,攻击也越来越多,自动化就变得必不可少。
  3. 3大部分效果来自基础模型之上的东西:把基准测试当作课程、由大语言模型驱动的浏览器、给一个过于热情的“天才少年”加上护栏,以及攻击面探测。
  4. 4幻觉靠重复来应对:因为是自动化的,你可以多跑几次;模型越好,需要的尝试次数就越少。
  5. 5与老式扫描器不同,LLM 对现实世界的理解足以判断哪些地方值得测试,不必穷举每一种状态。
  6. 6XBOW 只以云服务的形式交付:客户必须证明目标确实属于自己,而公司可以看到并切断每一次扫描。
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01

在 104 道原创挑战中,AI 追平顶尖人类,用时 28 分钟而非 40 小时

红杉资本的 Konstantine Buhler 和 Sonya Huang 欢迎 XBOW 的创始人兼 CEO Oege de Moor 做客。他此前创办的公司 Semmle 被 GitHub 收购后,他创造了 GitHub Copilot;在那之前,他是牛津大学的计算机科学教授。XBOW 用 AI 渗透测试员实现进攻性安全的自动化,Buhler 称这是他们见过的“服务即软件”最好的例子之一。de Moor 表示,这将彻底改变企业实施应用安全的方式:大量常规的人工工作将被完全自动化取代,人们可以腾出手来做真正需要创造力的工作。

产品的第一版在业内用来磨练黑客技能的知名基准测试上做了测试,题目来自 PortSwigger、PentesterLab 等商业平台,得分是 75%。de Moor 的第一反应是肯定哪里出了错:这些题目太有名了,很可能早就在训练数据里,模型只是在照搬答案。于是团队另外做了一套全新的基准测试,完全原创,并且确保不在任何训练集里。结果得分更高:85%。

为了弄清这个成绩到底有多好,他们请来五位来自知名公司的专业渗透测试员,让他们解同样的 104 道题。其中一位处在这一行的顶尖水平,这类人通常会被请去保护规模数十亿美元的对冲基金。他的得分和 AI 一样,但他用了 40 小时,系统只用了 28 分钟。Buhler 说,红杉资本当初与 XBOW 合作时,这件事还停留在科学实验阶段,他们不知道 AI 能否接近人类的表现。de Moor 在 1 月或 2 月的时候也没想到这种跃升会来得这么快。他原本预计至少要一年才能达到一个合理的水平,而且那时达到的也只是一位平庸的人类测试员,而不是顶尖的。

公布结果后,他们一直在和一些早期的设计合作伙伴合作。录制当天早上,系统在一家大到人人都听说过的金融机构身上发现了一个严重漏洞。这家机构安全预算庞大,一直有人类渗透测试员在持续攻击它。AI 先爬取了网页应用,找到一段 PHP 源码,源码用一种不安全的签名算法去访问另一台主机;它生成了链接,在那里没发现什么有价值的东西,于是继续爬取,把同样的手法用到另一个端点上,又缺一个参数。它找到一段 JavaScript,里面有候选参数,逐一尝试后成功进入,又发现一个本来用于下载 PDF 的端点,居然也能返回一个密码文件。de Moor 说,他们大约每两天就会遇到类似的发现。运行轨迹显示,AI 的探索方式很像人类渗透测试员,会走出一些大多数专家都很难想到的、有创意的路线。

02

渗透测试规模小,是因为专家稀缺;AI 写的代码让这个瓶颈难以维持

Huang 请他退一步,给市场下个定义。de Moor 说,进攻性安全(offensive security)目前是保障系统最好的办法:邀请外部专家模拟攻击,把发现的问题报告出来,以便在坏人下手前修补。这需要多年培训,既昂贵又慢。一次典型的渗透测试大约要 1.8 万美元,所以人们每年只做一两次。这说不通,因为系统的演变快得多,总会有一段时间,不安全的系统暴露在外。XBOW 把这种高技能活动自动化了,而且由于是自动化的,它可以持续运行,而不是每年只做一两次。

为什么要做这个市场,在十几个团队都在抢 AI 编程的时候?这是自然的下一步。Semmle 能在源代码里找到缺陷,还有一支进攻性安全团队用这款产品查找潜在漏洞;研究人员随后手工找出利用方式,并公之于众。即便如此,他还是觉得尴尬,因为最后一步仍需人工完成。GitHub 收购了这家公司,他创办了 Copilot,于是很自然地把对 AI 的新兴兴趣用在自动化进攻性安全上。他很幸运,Semmle 的明星研究员 Nico Waisman 加入他,一起创办了 XBOW。

Huang 问了一个更尖锐的问题:和端点安全或网络安全相比,渗透测试是一个规模小、高度依赖服务的市场。AI 会怎样改变它?de Moor 的回答是:它之所以小,是因为只有一小群高技能人员在做,而 AI 将从根本上改变这一点。现在人人都能写代码,但并不是人人都懂安全;而生成代码的模型,训练数据来自满是漏洞的公开源码,所以我们生成了更多代码,安全问题也更多。攻击者已经在用 AI 提升效率。代码更多,攻击也更多:XBOW 所做的自动化就变得绝对必要了,他认为这个市场会大幅增长。

Buhler 用战争做比喻。网络安全是对抗性的,是一场猫鼠游戏,与实际冲突并非完全不同。军方几十年来一直在做战争推演和红队演练;在 Buhler 看来,de Moor 打造的是第一个 AI 网络战士,一种能做到以往任何软件都做不到的事情的软件。结果公布后,华盛顿和西海岸都有人打来电话:这件事影响极大,敌对势力也没有忽视它。如何在与国家级对手的竞争中保持领先,并让 XBOW 继续成为正面力量?de Moor 的回答有两点:速度,XBOW 与几家领先的基础模型开发者密切合作;以及控制。这款产品只提供云端版本,不作为可下载的软件发布,因此公司可以控制攻击的范围,并要求客户证明目标确实是他们自己的,而不是别人的。

03

大部分效果在模型之上:一套课程、一个浏览器,还有一个过于热情又极其聪明的少年

Huang 想知道,这些“魔法”有多少来自基础模型,又有多少来自 XBOW 在其上所做的工作。de Moor 说,大部分在上层。他们与几家基础模型供应商合作,并且很乐见这些厂商轮流领先:这家先进一步,那家又追上来,而基础模型每变好一次,XBOW 都会受益。真正的魔法来自安全团队,他们中有一些是世界上最顶尖的黑客,这些领域知识决定了产品的工作方式。

这套技术栈有几个明确的组成部分。第一是基准测试,基准测试,还是基准测试:它是这类产品的命脉,被组织成一套课程,用来教模型解决网络安全问题,同时也是评估其他一切改动的依据。第二是交给大语言模型的工具。人类渗透测试员有一整套工具箱,在这里,这些工具必须能与语言模型良好配合。最初专注于 Web 安全,他们需要一个能让 LLM 操控的浏览器,能点击、能填表,于是专门做了一个。第三是护栏。用基准测试试用产品时,它让他想起一个过于热情、聪明过头的少年:它会发起大量攻击,找到点什么,然后兴奋起来,说,我做了个 SQL 注入,让我给你看看还能干什么,然后执行 DROP TABLE。对客户来说,这是灾难性的。渗透测试不是真正的黑客行为,你不能造成对抗性黑客会造成的伤害。护栏会在这个少年身后盯着,阻止不安全的动作。

还有一个前置阶段,即攻击面发现。他们有一个极好的漏洞利用发现器,但你得先把它指向正确的端点。前面会先运行一批工具,确定优先探测的位置。然后是提示工程,包括思维树(tree of thoughts)提示,让它保持在正轨上,完成一个目标后再进入下一个。有人问,怎么防范那些不会加上这些护栏的攻击者?de Moor 给出了显而易见的防护措施:防火墙,而 AI 在这方面也会发挥作用;但首先也是最重要的,是要在坏人之前找到漏洞和利用方式。这正是 XBOW 要做的事。

在安全领域,幻觉和随机性模型带来的问题,和一个只有 60% 的时间答对的聊天机器人相比,性质完全不同。幸运的是,因为是自动化的,你只需多跑几次。更好的基础模型找到漏洞所需的尝试次数更少,这会影响你如何部署、打包和定价产品。人类本来就是按花了多长时间、试了多少种办法来付费的。XBOW 也在沿着类似的思路考虑:订阅许可,此外如果想要非常彻底的测试,还可以购买攻击小时。推理时的计算只会对他们有利。交付的价值保持不变,而交付价值的成本在下降。在 XBOW 短暂的历史中,他们已经看到了这一点,并且预计这一趋势还会继续。

04

拿走指令,模型依然知道处方应用不该泄露数据

Buhler 的思维模型是一个状态空间,里面有数十亿种可能的操作。XBOW 引入的是一种智能启发式方法,而不是把每个状态都执行一遍。这是否正因为此,它才可能成为全自动 AI 的首批市场之一?因为哪怕一个漏洞利用都极其有价值,而且没有人指望做穷举式搜索。de Moor 同意你不需要枚举一切,但客户确实希望确保你能找到一位高水平人类会找到的所有问题。这就是为什么在第一套基准测试用完之后,他们又在做一套新的。人们做进攻性安全演练,不只是为了找到某个漏洞,也是为了对“自己不知道的东西”心里有底。XBOW 必须拿出证据。一旦发现漏洞,验证器会自动检查报告是否正确、可复现,然后才交给人。最后,还是需要人来查看并修复问题。

最令人惊讶的结果,并不是那个头条分数。最初的基准测试附带了特定的指令:你要测试一个用于管理医疗处方的 Web 应用,试着登录,访问另一位用户的处方。系统成功做到了。然后他们做了一次任务,把指令完全拿掉:这是一个 Web 应用,去探索吧。AI 找到了完全相同的漏洞。它读了页面,推断这是关于医疗处方的,判断一个用户访问另一个用户的处方大概不是好事,然后便自主去找到了它。de Moor 认为,这正是这项技术相比以往所有安全工具如此令人兴奋的原因。LLM 对现实世界有理解,能判断哪些东西值得测试,也不需要做完整的穷举搜索。

Huang 提到 AlphaGo 的第 37 手,问系统会不会用人类想不到的方式攻击。现在还为时尚早,目前的运行轨迹与一位优秀人类的做法非常接近。de Moor 对所谓的《苦涩的教训》保持警惕:随着它持续从数据、基准测试和更多示例中学习,它会开始找到人类视角下难以想象的攻击方式。他也同意这是件好事。他完全预期,几个月内就会超出类人的打法,几年内肯定会超过。剩下的大部分改进,将来自更多数据和针对特定示例的强化学习,这和围棋的曲线是同一类。

更多数据有两条途径。安全专家承包商会制作更多基准测试。他们还开始挖掘开源项目;最近,他们让系统在 Docker Hub 上的大量镜像上自由运行,每次它找到点什么,就成了新的学习材料。它可能要尝试 100 次。在客户环境里,100 次嘈杂的攻击,就足以让你被切断。而在他们自己的服务器上、针对开源项目,这 100 次尝试会变成训练信号,让模型下次能更快地找到同一类漏洞。

05

Copilot 发布时只有十来个人,经验是靠尝试次数,之后靠速度

Buhler 问,在把 Copilot 产品化的过程中,de Moor 有没有看到过 AI 会自动化整个流程(也就是智能体)的时刻,以及安全是否已经在那份清单上。2020 年 12 月,他写了一份备忘录,勾勒出后来成为 Copilot 的雏形,当时就已经在推测它也许能自主修复漏洞:看一眼问题工单,然后动手。这项功能现在正在出现。让他意识到这件事会发生的时刻,是一组牛津大学的面试题。一次尝试做不到,一百次,甚至一千次尝试,就能解决大部分题目。那一刻就很清楚了:随着模型变好、所需尝试次数变少,它们就能做这类事情。他们当时也希望 Copilot 能做安全分析,尽管在 2020 年夏天,他的清单上还没有进攻性安全这一项。

把 Copilot 产品化的过程中,最有意思的一课是团队的规模。发布时他们只有十个人左右,这证明了一支信念坚定的专门团队能跑得多快。XBOW 发布结果时有 13 人。在代码生成创业公司这个拥挤的市场里,他很欣赏其中很多正在做的事,尤其是 Cursor 和 Factory,但要和 GitHub 的分发能力竞争,真的很难。在另一个市场里可能有机会:GitHub 在专业开发者中居于主导地位;如果你瞄准的是不以写代码为生的人,那里还有空间,Replit 在这方面做得相当好。

更大的变化是,将会有多得多的人能够自己创造软件。即便是专业人士,工作也将更多地围绕概念性的想法和勾勒架构展开,然后由 AI 去补充细节。从长远看,他认为我们可能会离开今天所熟悉的代码形式。开发者所产出的成果,是与模型的对话,而这才是应该保存下来的东西,因为它记录了代码应该做什么,而不是某种具体语言里的细节。英语就是编程语言,也许再加上一些图表,这是抽象层次上的又一次提升:从机器语言到高级语言,再到自然语言和图像。

Buhler 转到牛津的岁月:de Moor 曾是莫德林学院(Magdalen College)的计算机科学教授。那是个宁静的地方,有鹿苑,有一扇比美国还古老的门,教授可以踩着草坪走,而来访的学生却不行。他为了 Semmle 放弃了这一切。他投身计算机科学,是因为热爱写代码。他的第一个程序是一个文字处理器,好让他的父亲,一位闪米特语言学教授,能用电脑打字写手稿。作为学生,他被数学和基础理论吸引;作为教授,他想重新回到写代码的工作中,于是创办了一个编程工具研究小组,后来分拆出了 Semmle。他很喜欢莫德林学院的宁静。在这个领域,速度极其重要,而速度只能靠有盈利动机的小团队实现。因为客户不签约而被迫发明,和学术会议的截稿日期是不同的压力,他很享受那种兴奋感。基础研究属于大学,应用工作则没有哪里比创业公司更合适。

06

按渗透测试定价,像软件一样运行,并抢在对手之前把它做出来

作为最早一批以智能体为先的“服务即软件”公司之一,XBOW 正在树立定价的先例。它的核心价值主张,是作为工程流程的一部分持续运行:在每次变更后都运行,在问题进入生产环境之前修复,而不是一年只做一两次渗透测试。最直观的模式是按工程团队规模计费,类似 GitHub Advanced Security。还有另一个维度。有些客户会想要一次超级彻底的测试,把每一个可被利用的漏洞都穷举排除,所以应该有服务的部分:多付钱,就能得到更彻底的测试,即所谓的攻击小时。普通许可按工程师人数计,并附带固定的攻击小时数;想测得更深,就另付服务费。这样,前端能动用服务类的预算,后端则保有软件的毛利率。他认为,企业软件正在走向按使用量计费,而攻击小时与客户收益之间的关联,必须非常清楚。

Buhler 把这项工作定位为影响力。de Moor 的说法略有不同。他们绝对必须做 XBOW,因为如果他们不做,坏人就会先到达那里。这件事很有意思,也是一个很好的商业机会,但对自由世界来说,它也是一项必须完成的使命:保护自由世界的所有软件。目前他们仍处于谨慎阶段,只有少数早期设计合作伙伴,因为那个聪明过头的少年仍然需要人来监督。一旦他们有把握在没有人监督的情况下放手让它运行,一切都会走得非常快。这款产品很容易部署:把它指向现有的服务器,立刻就能得到结果。他预计到明年夏天,他们应该已经显著改变了 Web 安全的现状,希望能通过在开源项目以及 HackerOne 这类平台上展示成果来做到这一点。

快问快答。除 XBOW 之外,他喜欢的创业公司包括 Suno,几句话就能生成一首完全原创的歌;还有 Harmonic,把 AI 应用于数学推理。他给妻子发过一首 Suno 生成的歌,唱的是在马耳他家中阳台上坐着的情景。服务即软件的其他市场:短期来看,客户支持相关的一切;虽然模式不完全相同,但 AI 也许能缓解社交媒体对儿童心理健康的影响;长期来看,健康和生物学会产生最大的影响。给创始人的建议:只专注于一件事,尽可能快地行动。未来十年,AI 能带来的最好的事情,就是在健康和生物学领域把更好的结果带到各地;他提到了 Dario Amodei 的文章《Machines of Loving Grace》。

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