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苹果藏在 iOS 14.3 中的新算法被发现，CSAM 检测技术再遭抗议

晰数塔互联网快讯
2021-08-24 08:31

还记得上周，苹果宣布即将推出 CSAM 检测系统时，遭到了 4000 多个组织及个人的公开反对，他们质疑苹果此举会破坏用户隐私和端到端加密机制。彼时，苹果给出的回答是：将利用一种名为 NeuralHash 的加密算法，不会直接查看用户相册。

本以为这个神秘的 NeuralHash 会在苹果力排众议真正推出 CSAM 检测系统时才能感受到，不曾想原来它早已藏在了 iOS 14.3 中！

近日，一位 Reddit 用户 Asuhariet Ygvar 通过逆向工程将隐藏在 iOS 14.3 中的 NeuralHash 完全“破解”，并在 GitHub 上分享了他用 Python 重建的整个 NeuralHash 算法，甚至在 macOS 和 Linux 上都可以尝试体验。

这还没完，在NeuralHash 算法被公开的几个小时后，一件令苹果更为头疼的事发生了：一位英特尔实验室的研究人员 Cory Cornelius 发现 NeuralHash 存在“哈希冲突”的问题。

01 隐藏在 iOS 14.3 中的秘密

据 Asuhariet Ygvar 在 Reddit 上的说法，NeuralHash 算法早就存在于 iOS 14.3，只不过藏在了模糊的类名之下因此难以发现。

在对隐藏的 API 进行挖掘时，Asuhariet Ygvar 发现了 NeuralHash，随后通过逆向工程将其模型（在 iOS 14.3 中名为 MobileNetV3）导出到 ONNX，并用 Python 进行重新构建。（注：ONNX 是一种针对机器学习所设计的开放式的文件格式，用于存储训练好的模型。）

经 Asuhariet Ygvar 研究，总体来说 NeuralHash 就是一种基于神经网络的图像感知哈希，具体步骤如下：

将图像转换为 RGB 模式；

将图像大小调整为 360x360；

将 RGB 值标准化为 [-1, 1] 范围；

用 NeuralHash 模型进行推理；

将运算得到的 128 个浮点数向量与 96x128 矩阵相乘；

通过单位阶跃函数将得到的 96 个浮点向量转化为二进制；

将 1.0 和 0.0 的向量转换为比特，生成 96 位二进制数据。

相关代码及用法可前往其 GitHub 地址进行查看：https://github.com/AsuharietYgvar/AppleNeuralHash2ONNX。

说到这里，或许会有人提出质疑：苹果都没有发布过，他怎么就确定这是 NeuralHash 算法？

Reddit 上就有一位用户 @fourthie 在 Asuhariet Ygvar 的这则帖子下评论道：“能否详细解释一下你是如何知道你提取的模型与将用于 CSAM 检测的 NeuralHash 相同？”

对此，Asuhariet Ygvar 给出了 2 个理由：

首先，模型文件的前缀“NeuralHashv3b-”与苹果文档中所提到的术语相同。

其次，苹果文档中 Technology Overview -> NeuralHash 章节所描述的算法细节与 Asuhariet Ygvar 提取的模型完全一致。

例如，文档中提到：“其次，描述符通过哈希方案将 N 个浮点数转换为 M 位。这里，M 比表示 N 个浮点数所需的位数要小得多。”

这点可从以下 Asuhariet Ygvar 在 GitHub 上分享的代码得出：N=128，M=96。

此外，Asuhariet Ygvar 在 iOS 14.3 中发现的 NeuralHash 也能完美实现苹果文档中所描述的“无论调整图像大小或压缩图像，哈希值几乎不会改变”。

02 打脸苹果的 Bug

这两个强有力的理由赢得了许多人的信任，因此部分开发者立即着手研究 Asuhariet Ygvar 开源在 GitHub 上的 Python 脚本，理解其工作原理并试图搜寻漏洞的存在。

结果，苹果真的被“打脸”了：这个苹果此前反复强调安全的 NeuralHash 算法存在 Bug 并可被滥用。

一位英特尔实验室的研究人员 Cory Cornelius 在 Asuhariet Ygvar 的 GitHub 下评论：你能验证下面这两张图存在哈希冲突吗？

Cory Cornelius 补充道，他根据Asuhariet Ygvar 给出的 NeuralHash 用法进行操作，结果发现这两张迥然不同的图像的哈希值居然一模一样！

$ python3 nnhash.py NeuralHash / model.onnx neuralhash_128x96_seed1.dat beagle360.png

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$ python3 nnhash.py NeuralHash / model.onnx neuralhash_128x96_seed1.dat collision.png

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Asuhariet Ygvar 随后也证实了这个问题：“是的！我可以确认这两个图像在我的 iPhone 上生成了完全相同的哈希值，与你生成的一样。”

这种情况的出现，显然推翻了苹果在介绍 CSAM 检测系统文件所提到的描述“名为 NeuralHash 的哈希技术会分析图像并将其转换为特定于该图像的唯一编号”。

有开发者向 Cory Cornelius 提问能否因此制造哈希冲突，Cory Cornelius 给予了肯定回答：“我相信可以根据一些所需的哈希值，生成对应的灰度图像。”

03 苹果：这只是一个早期版本罢了

Cory Cornelius 的回答也就表示了 NeuralHash 算法不仅存在缺陷，并且还有被滥用的可能：如果有人借此创建出与色情图像或虐童图像的哈希值一致的“假图像”，并将其发送给苹果用户，那这些人岂不是都会被 CSAM 检测系统判定为可疑？

为此，有媒体向苹果询问了这个问题，苹果的回应却是：“用户在 GitHub 上分析的那个版本只是一个早期版本，并非是用于对 iCloud 照片进行 CSAM 检测的最终版本。”

此外，苹果还解释称，他们不仅依靠 CSAM 检测系统，还有“人工审查”这个双保险：苹果 CSAM 检测技术将在用户设备上运行，该系统依赖于国家失踪与受虐儿童中心 (NCMEC) 和其他儿童保护组织提供的已知 CSAM 照片的哈希数据库。当用户上传 iCloud 照片时，苹果系统会进行扫描确定是否有与CSAM 照片匹配的哈希值，如果匹配的次数超过 30，系统将其进行标记，并交由苹果团队人工审核。

但苹果始终没有正面回应 NeuralHash 算法可制造“哈希冲突”的疑问，SIXGEN 网络产品总监 Ryan Duff 也表示：“看起来苹果的算法非常容易受到原像攻击。”

自本月苹果宣布即将推出 CSAM 检测系统以来，就不断被质疑和反对，许多隐私和安全专家都担忧这一系统恐会被滥用。而这几天 Asuhariet Ygvar 和 Cory Cornelius 的发现，又再次将人们抗议的声音推向了新高度，即使苹果及时回应似乎也无法缓和这持续了近半个月的反对浪潮。

那么你对苹果宣布推出的 CSAM 检测系统有什么看法？