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BPF 技术保护 PyTorch 模型安全

作者:qife122
  • 2025-09-12
    中国香港
  • 本文字数:1195 字

    阅读完需:约 4 分钟

使用 eBPF 保护 PyTorch 模型安全

评估不安全的代码

在现代软件开发中,向代码库添加新库可能存在风险。我们缺乏对软件包行为的清晰认知,导入的包可能在不知情的情况下操纵环境。


以 HuggingFace 为例,存储库通常存储模型的 PyTorch 定义(Python 代码)。我们依赖星标作为可信度指标,但这应该改变——星标往往只是书签,很少有人会真正审查代码。

Pickle 协议与供应链攻击

Pickle 协议是许多主要框架(包括 Python 多处理)的基础构建块,但其设计存在漏洞:


import pickle
class Demo: def __reduce__(self): return (eval, ("__import__('os').system('echo Exploited!')",))
# 序列化恶意对象pickle.dumps(Demo())
# 在另一个环境中加载会导致漏洞利用pickle.loads(b"\x80\x04\x95F\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x8c\x08builtins\x94\x8c\x04eval\x94\x93\x94\x8c*__import__('os').system('echo Exploited!')\x94\x85\x94R\x94.")
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PyTorch 沙箱示例

1. 运行基础示例

使用 PyTorch 官方文档中的多项式回归示例:


import torchimport math
class Polynomial3(torch.nn.Module): def __init__(self): super().__init__() self.a = torch.nn.Parameter(torch.randn(())) self.b = torch.nn.Parameter(torch.randn(())) self.c = torch.nn.Parameter(torch.randn(())) self.d = torch.nn.Parameter(torch.randn(()))
def forward(self, x): return self.a + self.b * x + self.c * x ** 2 + self.d * x ** 3
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2. 创建安全沙箱

使用 secimport 跟踪代码并构建沙箱策略:


# 跟踪代码执行secimport trace --entrypoint pytorch_example.py
# 构建沙箱策略secimport build
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该过程会创建 YAML/JSON 策略文件,映射每个模块允许的系统调用。

3. 在沙箱中运行代码

secimport run --entrypoint pytorch_example.py
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4. 测试安全防护

向代码中注入恶意命令:


def forward(self, x):    import os; os.system('ps')    return self.a + self.b * x + self.c * x ** 2 + self.d * x ** 3
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secimport 会检测到违规行为并记录:


[SECURITY PROFILE VIOLATED]: called syscall 56 at depth 561032[SECURITY PROFILE VIOLATED]: called syscall 61 at depth 561032
复制代码

代码执行防护

使用以下标志实现主动防护:


  • --stop_on_violation: 在违规时停止进程

  • --kill_on_violation: 在违规时终止进程


secimport run --entrypoint pytorch_example.py --kill_on_violation
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结论

secimport 使 Python 用户能够以不同权限和规则限制代码中的各个模块。通过 eBPF 技术,我们可以将 Torch 模型运行时一直保护到内核系统调用级别,为生产环境提供强有力的安全保护。

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