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生成式 AI 在信息安全漏洞挖掘中的效能与风险分析论文

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2025-12-09 11:52:21    来源:    作者:xuling

摘要:随着信息技术的不断发展,网络安全成为现代社会关注的焦点。传统的漏洞挖掘方法多依赖于人工分析和规则基方法,而生成式人工智能(AI)的兴起为信息安全领域带来了新的机遇和挑战。

  摘要:随着信息技术的不断发展,网络安全成为现代社会关注的焦点。传统的漏洞挖掘方法多依赖于人工分析和规则基方法,而生成式人工智能(AI)的兴起为信息安全领域带来了新的机遇和挑战。生成式AI凭借其强大的学习和生成能力,逐渐成为漏洞挖掘的有力工具。本文通过分析生成式AI在信息安全漏洞挖掘中的应用效果与潜在风险,探讨其在实际操作中的优缺点,并提出未来改进的方向。


  关键词:生成式AI;信息安全;漏洞挖掘;机器学习;风险分析


  1生成式AI在漏洞挖掘中的效能


  1.1高效性与自动化的突破


  ChatGPT的“火爆出圈”将生成式人工智能带入大众视野。生成式人工智能是基于机器学习算法实现机器自动生成多类型数据的算法模型,不仅能生成文本、图像等静态数据,还可以制作音频和视频等动态信息。传统的信息安全漏洞挖掘方法往往依赖人工分析和规则判断,存在较大的时间成本和人力资源消耗。而生成式AI的引入,尤其是深度学习与神经网络的应用,使得漏洞挖掘变得更加高效[1]。生成式AI能够自动从大量的安全数据中学习,并通过自我生成攻击模型来识别系统中潜在的漏洞。与传统方法相比,生成式AI在速度和准确性上都有显著提升。


  生成对抗网络(GANs)通过模拟攻击行为生成新的攻击样本,不仅可以帮助研究人员发现以前未被注意到的漏洞,还可以在漏洞修复之前提前对潜在威胁进行模拟,帮助安全团队做好防护准备[2]。此外,AI生成的攻击模式具有高度多样性,可以有效规避传统检测机制中的静态模式,提升检测的全面性。

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  1.2提升漏洞挖掘的准确度


  传统的漏洞挖掘方法往往会受到规则库的限制,无法适应新型攻击模式和复杂环境。而生成式AI能够通过深度学习模型,从历史数据中学习攻击模式,识别出新的漏洞和攻击方式[3]。在不断训练和迭代的过程中,AI能够准确地识别出潜在漏洞,并对其进行详细分析。


  AI系统通过对大量样本数据的训练,能够发现不易被人工识别的漏洞,例如代码中的微小错误、边界条件下的异常情况等。通过生成模拟攻击,AI还可以测试系统在各种极端条件下的反应,挖掘潜在的安全隐患,这些都是传统漏洞挖掘工具无法做到的。


  1.3动态适应性与自我优化


  生成式AI具有很强的动态适应能力,能够根据不同的攻击环境和数据类型自动调整其生成策略[4]。与传统漏洞扫描工具不同,AI可以根据环境的变化,灵活地调整检测规则和攻击模拟方法,确保漏洞挖掘始终保持高效和准确。这种自我优化能力使得AI在信息安全领域具有更强的竞争力。


  在面对不同版本的软件或操作系统时,AI可以根据新的补丁更新和安全配置自动调整其漏洞挖掘策略,从而避免遗漏任何潜在的安全风险。此外,AI还能够根据攻击的反馈进行自我调整,优化其漏洞挖掘算法,不断提升系统的防护能力。


  2生成式AI在漏洞挖掘中的风险分析


  2.1 AI被恶意利用的风险


  尽管生成式AI于漏洞挖掘方面具备强大能力,不过这一技术也存在被恶意分子利用来展开攻击的风险。生成式AI能够对多种复杂的攻击模式予以模拟,一旦黑客掌握了此项技术,就能够生成更具隐蔽性的攻击样本,进而突破传统的安全防御机制。生成式AI生成的攻击模式很可能会使得现有的安全工具无法对其进行检测,由此给系统带来更为严重的安全威胁。


  更为严重的情况在于生成式AI自身能力不断增强时,由它所生成的攻击手段相应地也会越发复杂,并且愈发难以预测。黑客能够凭借生成式AI迅速炮制出专门针对特定系统的攻击样本,进而发起定制化的攻击行为,这无疑给网络安全防护工作带来了极为严峻的挑战[5]。


  2.2误报与漏报问题


  生成式AI有提高漏洞挖掘准确度的能力,不过鉴于训练数据存在偏差以及模型自身存在局限,AI依旧面临着误报和漏报的风险。所谓误报即AI把正常行为错误地判定成漏洞,漏报则是AI无法识别出真实存在的漏洞。这些状况在信息安全领域格外突出,如果误报的情况过多,极有可能使得安全团队疲于应对,并且漏报还会对系统的防护能力产生直接的影响。


  在部分复杂系统当中,生成式AI往往没办法彻底掌握全部漏洞的具体细节,因此会出现针对某些特定漏洞漏报的情况[6]。并且在另外一些情形下,AI还有可能出现过度拟合训练数据的状况,进而产生不必要的误报现象。这些问题需要依靠进一步对AI算法加以优化以及对训练数据集予以完善的方式去解决。


  2.3数据隐私与安全问题


  在使用生成式AI产品的过程中,为了追求高效的自动化和个性化服务,企业和个人可能会在隐私保护方面进行一些妥协,允许生成式AI对部分隐私数据进行收集。生成式AI在漏洞挖掘环节依靠大量安全数据展开训练工作。这些数据很有可能涉及敏感的个人信息、企业的机密内容以及国家安全的数据信息。如何保障这些数据的隐私性与安全性,成为AI应用领域的一个关键问题。这些数据出现泄露,又或者被以非法途径获取,势必会给相关的个人、企业乃至国家都带来严重后果。


  由于生成式AI的技术原理限制,其结果内容不可避免地存在误导或偏见,行业专家也在不断研究如何避免数据投毒风险。AI模型自身往往会遭受对抗攻击,攻击者会精心设计相关的数据输入内容,以此诱导AI给出错误的判断结果。因此,在运用生成式AI展开漏洞挖掘相关工作时,务必施行严格的数据保护举措,而且要保证AI系统自身具有充足的防护能力,防止数据以及模型受到恶意攻击。


  3生成式AI在漏洞挖掘中的未来发展方向


  3.1强化AI模型的安全性与鲁棒性


  随着生成式AI技术在漏洞挖掘这一领域得到广泛运用,提升它的安全性以及鲁棒性成为日后发展进程中的一个重要走向。当下,生成式AI模型常常会遭受对抗样本攻击威胁,攻击者会精心设计相关的输入数据,诱使AI模型做出错误的判断。对抗样本往往是在正常数据的基础之上添加一些微小的扰动,使模型出现误识别,绕过安全防御系统。这种攻击方式对AI的漏洞检测能力形成了破坏,严重时甚至会让传统的漏洞挖掘工具在面对新型攻击之时显得毫无应对之力。


  为强化AI模型抵御攻击的能力,研究人员探寻了很多解决办法。提升训练数据的多样性与质量,能让AI模型在遭遇复杂攻击时不易受骗。通过引入多种攻击场景以及防护数据,AI系统可针对对抗样本攻击展开自我修正与调适。再者,可以引入集成式防御方法,比如采用多个AI模型加以组合(例如集成学习),从多个角度对攻击予以识别和防范,降低单个模型受对抗攻击影响的几率[7]。


  生成式AI鲁棒性的提升,并非仅仅局限于对抗样本方面的应用,在模型架构这个层面同样需要做好安全加固。例如,运用自适应神经网络(ANNs)以及神经网络嵌套模型,实现高效的抗攻击机制。与此同时,要对模型输出的可信度展开评估,目的在于快速地把在复杂环境当中有可能产生的潜在错误识别出来,在此基础上进一步优化漏洞挖掘的相关流程。AI系统也应该在其内部引入实时监控以及行为分析方面的技术,凭借强化学习以及行为预测模型,以一种动态的方式应对始终处于不断变化状态的攻击策略。构建多重防护的相关措施,能够在很大程度上提升生成式AI在漏洞挖掘环节的鲁棒性,让其在面对错综复杂的安全威胁之时,依旧可以维持高效且稳定的表现。


  3.2完善漏洞挖掘数据集和训练方法


  生成式AI在漏洞挖掘环节能否取得理想成效,在相当程度上取决于训练数据集质量以及其呈现出的多样性特征。不可否认的是,现有的训练数据集依旧存在着一些局限性问题,特别是其在应对新型的、尚处于未知状态的漏洞之时,常常无法给予充分的支持。针对新型漏洞展开检测,AI模型需要持续不断地从现实世界当中真实发生的攻击案例中提炼、抽取相关特征,以此模拟出不同类别样式的攻击行为表现。而这些所涉及的数据集当中,应当涵盖不同版本的软件相关信息、各式各样操作系统的情况以及硬件平台等方面的信息内容,从而促使AI可以依据具体的系统配置情形以及所处的环境条件状况,做出最为优化、最为适宜的漏洞检测相关操作。

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  强化学习方法的引入无疑会给漏洞挖掘带来全新的技术途径。它跟传统的监督学习存在差别,强化学习是让AI在模拟的攻击环境里展开自主的探索活动,持续对策略加以调整,同时分辨学习策略的优劣,使其能在既复杂又处于动态变化环境当中,逐步优化自身挖掘漏洞的能力。强化学习一方面能使AI应对一直在变化的攻击手段,另一方面还可依据环境给予的反馈调整AI的学习走向,进而提升漏洞检测的准确程度。借助深度强化学习算法(DRL)以及模型对抗训练(Model-Agnostic Meta-Learning,MAML),AI模型能够不断提升自身的学习效率,其自我优化的能力也会不断增强。


  3.3构建协同防护体系


  生成式AI技术于漏洞挖掘方面的应用取得了显著的进展,往后的漏洞挖掘技术会更加着重于构建协同防护体系,也把生成式AI同其他各类网络安全技术予以深度融合,打造出具备多层次综合性的防护网络。


  在这样的框架之中,生成式AI会与传统的安全防护工具,例如入侵检测系统IDS、防火墙、防病毒软件共同开展工作,达成信息能够共享、数据可以互通以及能够实时更新协同防护的效果。集成AI技术后,传统


  的防火墙以及IDS有能力识别更为隐蔽的攻击模式,从而防止出现误判以及漏报的情况。与此同时,AI还能够依据对实时网络流量所做的分析以及对系统行为展开的监控,预测并识别出潜在漏洞,进而及时对防护策略做出调整,以应对不同的攻击方式。


  生成式AI还能够在网络安全演练里同“红队”以及“蓝队”展开合作,从事漏洞挖掘以及攻击模拟方面的工作。在这样的协同工作模式当中,红队会模拟攻击者的角色,凭借AI所生成的漏洞攻击来实施入侵行为,而蓝队则会借助AI检测所生成的攻击展开实时防御操作。这种模式一方面可以提升漏洞挖掘的完整性与精准度,另一方面也能够推动攻防双方更为协调地开展工作,进而让系统的防护能力得到进一步的强化。未来的安全防护将会呈现出人类与机器协同作战的态势,AI也会变成人类网络安全专家极为重要的助手,从而进一步提升整体防护效率。


  4结语


  生成式AI作为信息安全漏洞挖掘的新兴技术,具有显著的效能和潜力。它不仅能够提升漏洞检测的效率和准确度,还能够根据不同环境和攻击类型灵活调整策略。然而,随着其广泛应用,生成式AI所带来的安全风险、误报漏报问题以及数据隐私等挑战也不容忽视。因此,未来在推动生成式AI技术发展的同时,必须加强安全性设计,完善训练数据集,并构建更为全面的安全防护体系,以确保其在信息安全领域的健康发展。

参考文献


  [1]刘娟,尉建文.生成式人工智能视域下个人信息安全风险的技术主义规制路径[J].山西大同大学学报(社会科学版),2025,39(3):46-52.


  [2]范茂松.AI背景下高校网络信息安全防护研究[J].网络安全技术与应用,2024(12):83-86.


  [3]邹开亮,刘祖兵.生成式人工智能个人信息安全挑战及敏捷治理[J].征信,2024,42(1):41-50+57.


  [4]高硕.浅谈生成式人工智能时代下国家信息安全的风险与对策[J].通信管理与技术,2023(5):47-49.


  [5]马飞.Ai时代如何确保专业信息安全触网[N].医药经济报,2023-03-20(001).


  [6]李曾吉.基于AI大数据分析的网络信息安全防御体系设计研究[J].信息记录材料,2022,23(8):198-200.


  [7]王素,黄帅.AI时代,企业如何确保信息安全和数据合规[J].进出口经理人,2022(6):60-63.