Java脆弱性修复的神经网络效果如何

核心概念

现有的大型语言模型和基于深度学习的自动程序修复技术只能修复很少数量的Java脆弱性。Codex是最出色的,平均可以修复10.2个(20.4%)脆弱性。通过使用一般的自动程序修复数据对语言模型进行微调可以提高它们修复脆弱性的能力。但是这些模型仍然无法修复许多常见的脆弱性类型,如CWE-325 Missing cryptographic step和CWE-444 HTTP request smuggling。

要約

本文研究并比较了大型语言模型(LLMs)和基于深度学习的自动程序修复(APR)技术在修复Java安全脆弱性方面的能力。 首先,作者创建了一个新的Java脆弱性基准测试集VJBench,包含42个来自30个开源项目的可重现的真实世界Java脆弱性,涵盖了12个新的CWE类型。这个新基准测试集补充了现有的Vul4J数据集。 作者评估了5个LLMs(Codex、CodeT5、CodeGen、PLBART和InCoder)、4个微调后的LLMs以及4个基于深度学习的APR技术(CURE、Recoder、RewardRepair和KNOD)在这两个Java脆弱性基准测试集上的修复能力。 研究结果包括: 现有的LLMs和APR技术只能修复很少数量的Java脆弱性。Codex是最出色的,平均可以修复10.2个(20.4%)脆弱性。 使用一般的APR数据对LLMs进行微调可以提高它们修复脆弱性的能力。微调后的InCoder可以修复9个脆弱性,与Codex的性能相当。 Codex的编译率最高为79.7%,而其他LLMs(无论是否微调)和APR技术的编译率都较低(最低为6.4%),显示它们缺乏对代码语法的理解。 除了Codex,其他LLMs和APR技术只能修复需要简单修改(如删除语句或替换变量/方法名)的脆弱性。Codex可以修复更复杂的脆弱性,如CWE-611和CWE-918。 作者创建了VJBench-trans基准测试集,通过代码转换生成了150个未被LLMs和APR技术训练集覆盖的脆弱性。在这个基准上,Codex仍然可以修复8.7个转换后的脆弱性,优于其他所有LLMs和APR技术。 总的来说,现有的LLMs和APR技术在修复Java脆弱性方面还存在很大局限性,需要进一步创新,如扩大脆弱性修复训练数据、针对脆弱性进行LLMs微调,以及应用代码简化转换等。

統計

Codex平均可以修复10.2个(20.4%)脆弱性。 微调后的InCoder可以修复9个脆弱性。 Codex的编译率为79.7%,而其他LLMs和APR技术的编译率在6.4%到65.2%之间。

引用

"Codex fixes 10.2 (20.4%), the most number of vulnerabilities." "Fine-tuned InCoder fixes 9 vulnerabilities, exhibiting competitive fixing capability compared to Codex's." "Codex has the highest compilation rate of 79.7%. Other LLMs (fine-tuned or not) and APR techniques have low compilation rates (the lowest of 6.4% with CodeT5 and the rest between 24.5% to 65.2%), showing a lack of syntax domain knowledge."

抽出されたキーインサイト

How Effective Are Neural Networks for Fixing Security Vulnerabilities

by Yi Wu,Nan Ji... 場所 arxiv.org 04-03-2024

https://arxiv.org/pdf/2305.18607.pdf

深掘り質問

如何进一步提高LLMs和APR技术在修复Java脆弱性方面的性能?

为了进一步提高LLMs和APR技术在修复Java脆弱性方面的性能，可以考虑以下几个方面的改进： 增加领域知识： 在训练LLMs和APR技术时，引入更多关于Java脆弱性修复的领域知识。这可以通过提供更多关于常见脆弱性类型和修复模式的数据来实现，以帮助模型更好地理解和学习如何修复不同类型的脆弱性。 改进输入提示： 设计更精准和有效的输入提示，以引导LLMs和APR技术生成更准确的修复补丁。这可能涉及提供更多关于脆弱性根本原因和修复方法的信息，以便模型能够更好地理解问题并生成相应的解决方案。 优化模型架构： 对LLMs和APR技术的模型架构进行优化，以更好地适应Java脆弱性修复任务。这可能包括调整模型的层数、参数数量和训练方法，以提高模型在生成修复补丁时的准确性和效率。 增加训练数据： 收集更多关于Java脆弱性修复的训练数据，以帮助模型更好地学习和泛化不同类型的脆弱性修复模式。更丰富的数据集可以提高模型的性能和泛化能力。 通过综合考虑以上因素，并不断优化和改进LLMs和APR技术的训练和应用过程，可以进一步提高它们在修复Java脆弱性方面的性能和效果。

如何设计新的技术来解决LLMs和APR技术无法修复的脆弱性类型的特点?

针对LLMs和APR技术无法修复的脆弱性类型的特点，可以设计新的技术来解决这些问题。以下是一些可能的方法和策略： 专门化模型： 开发专门针对特定脆弱性类型的修复模型。通过针对性地训练模型来学习和理解特定类型的脆弱性及其修复模式，可以提高修复的准确性和效率。 结合人工智能和人类专家： 将人类专家的知识和经验与人工智能模型相结合，共同解决复杂的脆弱性问题。人类专家可以提供领域知识和洞察力，指导模型生成更准确的修复补丁。 多模型融合： 结合多种不同类型的模型和技术，如深度学习、规则引擎和统计方法，以综合利用它们的优势来解决各种脆弱性类型的修复问题。 持续学习和迭代： 建立一个持续学习和迭代的修复系统，不断从修复过程中学习和改进，以适应新的脆弱性类型和修复挑战。 通过采用这些策略和方法，可以设计出更有效的技术来解决LLMs和APR技术无法修复的特定脆弱性类型，提高软件安全性和稳定性。

除了Java脆弱性修复,LLMs和APR技术在其他软件安全领域如何应用和发挥作用?

LLMs和APR技术在软件安全领域有许多潜在应用和作用，包括但不限于以下几个方面： 漏洞预测和检测： LLMs可以用于预测和检测软件中的潜在漏洞和安全问题。通过分析代码库和开发历史，模型可以识别潜在的漏洞模式和风险点，帮助开发人员及时修复问题。 恶意代码检测： LLMs可以用于检测和识别恶意软件和恶意代码。通过学习恶意代码的特征和行为模式，模型可以帮助安全团队及时发现和应对恶意软件攻击。 安全漏洞修复： APR技术可以应用于自动修复软件中的安全漏洞和漏洞修复。通过训练模型学习常见的漏洞修复模式，可以提高修复的效率和准确性。 安全策略优化： LLMs可以用于优化安全策略和规则的制定和实施。通过分析安全数据和模式，模型可以提供定制化的安全建议和决策支持，帮助组织提高安全性。 安全意识培训： LLMs可以用于开发安全意识培训和教育工具。通过生成模拟的安全攻击场景和演练，模型可以帮助用户提高对安全问题的认识和理解。 综上所述，LLMs和APR技术在软件安全领域有广泛的应用前景，可以帮助组织提高软件安全性和应对安全挑战。通过不断创新和改进，这些技术将在未来发挥更大的作用。