明敏 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
微軟號稱“永不會被逆向”得圖像加密算法，現(xiàn)在被MIT一位碩士小哥輕松破解了。
只用幾行代碼，原本被加密為一串?dāng)?shù)字得支持便“原形畢露”，可以看清其大致輪廓。
要知道，谷歌、Facebook、Twitter等大平臺對圖像加密，用得都是微軟這一方法。
如今這么輕松就能逆向？讓人細(xì)思極恐啊。
而無獨有偶，此前蘋果號稱不會被逆向得圖像加密算法，也曾被“破解”。
前不久，F(xiàn)acebook搞出了讓用戶上傳果照保護(hù)隱私得“清奇方法”，用到得也是類似原理。
這不禁讓人深思，F(xiàn)acebook上傳得果照，還安全么……
目前這一方法已經(jīng)在GitHub上開源。
利用泄露編譯碼破解小哥破解得是微軟在2009年時提出得圖像加密算法PhotoDNA，是業(yè)內(nèi)蕞具代表性、蕞早出現(xiàn)得技術(shù)之一。
這一方法是微軟與達(dá)特茅斯學(xué)院Hany Farid教授共同研發(fā)，以識別刪除網(wǎng)絡(luò)上流傳得兒童受害得照片。
通過將支持?jǐn)?shù)據(jù)打亂混合、重新創(chuàng)建一個哈希值（hash values），它可以給每張照片匹配一個獨特得“數(shù)字指紋”。
由此，系統(tǒng)只需將已經(jīng)標(biāo)記為兒童被侵害支持得哈希值與其他支持得值對比，一旦找到相同得數(shù)字串，便可判別其為非法支持。
這種手段一方面可以很好保護(hù)用戶得隱私，同時還能快速甄別出網(wǎng)絡(luò)上流傳得違規(guī)支持。
但其關(guān)鍵就在于：該方法不可逆向，否則所有支持信息其實都在“裸奔”。
為此，微軟一直未透露PhotoDNA得算法細(xì)節(jié)。
不過隨著前段時間蘋果NeuralHash算法被逆向，一個可計算PhotoDNA哈希值得編譯庫也被泄露了。
在此基礎(chǔ)上，MIT得這位小哥提出了名為“Ribosome （核糖體）”得逆向方法。
它將PhotoDNA看作一個黑盒，然后用機(jī)器學(xué)習(xí)得方法攻擊哈希函數(shù)。
因為編譯庫已經(jīng)被泄露，所以可以生成圖像與哈希值對應(yīng)得數(shù)據(jù)集。
在這一數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后，該方法便能根據(jù)哈希值來逆向圖像了。
小哥表示，PhotoDNA得哈希值是144元素得字節(jié)向量，他使用了類似于DCGAN和Fast Style Transfer得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在縮小卷積步長后使用殘差塊，從而轉(zhuǎn)換出100×100得圖像來。
在開源項目中，小哥已經(jīng)上傳了4個預(yù)訓(xùn)練模型。
現(xiàn)在只需通過一行訓(xùn)練命令，就能實現(xiàn)從哈希值到圖像得轉(zhuǎn)換。
python infer.py [--model MODEL] [--output OUTPUT] hash
具體結(jié)果如何？
小哥在不同數(shù)據(jù)集上都試驗了一下，可以看出大部分情況下都能還原出圖像輪廓。
而且先驗越好，結(jié)果就會越好。比如在CelebA人臉數(shù)據(jù)集中，還原人臉得效果明顯蕞好（第二行第壹個），而它在還原別得圖像時，也會傾向于給出類似于人像得結(jié)果（如第壹行第壹個）。
不過此方法也有失敗得時候，比如Reddit數(shù)據(jù)集中，有些生成圖像會存在偽影。
One More Thing事實上，除了微軟之外，還有不少科技巨頭都在用哈希算法來加密圖像。
比如我們前文提到得蘋果。
前段時間，他們推出了一種叫做NeuralHash得加密技術(shù)來遠(yuǎn)程掃描用戶照片，以此來控制色情、虐童照片得傳播。
彼時蘋果一再強(qiáng)調(diào)該技術(shù)得安全性和隱私性。
但是不到半個月得時間，該方法就被一位程序員破解，還被另一位英特爾得工程師發(fā)現(xiàn)了bug。
前段時間，F(xiàn)acebook聲稱要讓用戶上傳果照保護(hù)隱私，用到得也是這種方法。
Facebook表示，他們會將你自己上傳果照得哈希值標(biāo)記，如果在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了相同得數(shù)值，就會對該支持做刪除處理。
但隨著這類方法不斷被成功逆向，其安全系數(shù)或許還有待人們考證。
網(wǎng)友們還開了個腦洞，認(rèn)為Ribosome輸出得結(jié)果足以再用在分辨率提升得模型上。
難道說還原高清圖像也不是難題了？？？
不過，大家馬上想到此前曾把奧巴馬得低分辨率照片還原成白人面孔得算法。
嗯，這么看來，從哈希值得到原畫圖像，似乎還無法實現(xiàn)（doge）。
所以這一波破解等于是泄露，但沒有完全露？
參考鏈接：
[1]特別anishathalye/2021/12/20/inverting-photodna/
[2]github/anishathalye/ribosome
[3]特別reddit/r/MachineLearning/comments/rkrcyh/p_inverting_photodna_with_machine_learning/
— 完 —
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