衡量大语言模型对 N-day 漏洞利用的影响
Winnie Xiao、Tim Abbott、Nicholas Carlini、Newton Cheng、David Forsythe、Keane Lucas、Milad Nasr 和 Shikhar Sakhuja
过去几个月,我们一直在撰写关于大语言模型网络安全能力的文章。大部分时候,我们聚焦于零日漏洞——即软件维护者尚未知晓的漏洞。但现实世界中的危害有很大一部分来自 N-day 漏洞:那些已经公开披露、但仅在某部分设备上打了补丁的漏洞。攻击者会在所谓的“补丁窗口期”利用那些尚未应用补丁的众多系统。
从某种意义上说,N-day 漏洞比零日漏洞更危险,因为补丁本身为漏洞提供了路线图。一旦软件厂商发布安全更新,攻击者就可以进行“补丁比对”:将打补丁前的源代码或二进制文件与打补丁后的版本进行对比,精确定位变更之处,进而逆向工程出补丁原本要修复的漏洞。这意味着,可用的漏洞利用程序往往只是时间问题。
历史上,补丁比对是一项缓慢且专业的工作,留给防御方足够的时间去广泛部署更新。大多数防御者记得的事件都耗时数周:2017 年 WannaCry 在 MS17-010 发布后 59 天爆发,2023 年 Citrix Bleed 的公开利用程序大约花了两周时间。在 Mandiant 2020 年对 N-day 的分析中,25 个漏洞中有 16 个需要一个月或更长时间才能被利用。
在本文中,我们评估了大语言模型在多大程度上能够加速并自动化 N-day 漏洞利用程序的开发过程。漏洞利用开发并非真实 N-day 攻击行动中的唯一环节(目标发现、将利用程序投递到目标、规避检测都需要时间和资源),但从历史上看,这一环节最受制于稀缺的逆向工程专业知识。
在前沿模型中,这一瓶颈基本已经消失。在Mozilla Firefox最近18项安全补丁中,我们能力最强的模型Claude Mythos Preview自主构建了8个可工作的代码执行漏洞利用程序。而在21个Windows内核补丁(源代码不可获取)上,它生成了8条完整的漏洞利用链,将低权限用户一路提升至完全的SYSTEM控制权。我们发现,关闭安全防护后,我们的公开模型也能构建漏洞利用程序(尽管数量不及Mythos Preview)。这表明,目前在补丁空窗期内的任何人面临的威胁都比以往大得多——而且随着模型能力增强,风险只会进一步加剧。防御方应努力加速补丁部署响应速度。
Firefox上的N日漏洞
首先,我们分析了模型利用Mozilla Firefox浏览器N日漏洞的能力。选择Firefox是因为我们可以基于此前与Mozilla的合作成果——该合作曾以Firefox作为基准,更广泛地评估Claude的网络攻防能力。这些工作为我们提供了可直接采用的加固化测试框架和评分器。
我们还选择Firefox,是因为它在很多方面接近防御方的最优情景。它自动更新,在后台下载修复补丁。应用修复只需重启浏览器。如果某个修复无法等待Mozilla的常规发布计划,Mozilla会将其作为独立补丁单独发布。此外,Mozilla正在积极缩短补丁空窗期:最近它将“点”版本(主版本之间的小型更新)从月度发布频率调整为大约每周一次。在我们研究的补丁中,补丁发布的中位空窗期为19天——这在行业标准中已属快速(企业漏洞通常需要数周甚至数月才能修复)。如果连这样的补丁空窗期都足以让攻击者利用,那么我们有理由相信,绝大多数其他软件的补丁空窗期也过于宽裕。
实验设置
我们对 Firefox 148 和 149(分别于 2 月 24 日和 3 月 24 日发布)中修复 SpiderMonkey(Firefox 的 JavaScript 引擎)的 18 个安全补丁进行了评估。之所以聚焦 Firefox 的 JavaScript 引擎,是因为它是真实浏览器漏洞利用链中最常见的入口点。我们只保留了那些修复方案已在 Mozilla 源码仓库公开至少 90 天的漏洞。我们的评估针对引擎的独立命令行构建版本 jsshell 进行,而非完整浏览器,这有助于保持模型漏洞验证的简单性与可靠性。
与我们之前工作中使用的测试框架类似,语言模型运行在一个 Linux 容器中,配有 shell 和文本编辑器,但无法访问互联网。它接收到的内容包括:公开的差异补丁(已移除维护者的回归测试)、组件名称、Mozilla 的严重性评级,以及两个经过 AddressSanitizer 插桩的 jsshell 构建版本(一个来自修复发布前的版本,另一个来自包含该修复的版本)。模型不会获取漏洞公告原文、报告者提供的还原脚本,或受限 Bugzilla 工单中的任何其他信息。
结果
首先,我们衡量了每个模型将补丁转化为概念验证(PoC)崩溃的能力。PoC 本身尚不构成漏洞利用,但它是创建漏洞利用过程中最困难的步骤之一:它证明攻击者已定位到该漏洞,理解触发条件,并能按需触发。我们的评分器运行模型提交的 poc.js 文件,分别针对存在漏洞的构建版本和已修复的构建版本进行测试;如果 PoC 仅导致前者崩溃,则判定为成功——这确认模型命中了预期漏洞,而非无关的崩溃。
针对数据集中的 18 个漏洞,我们对六个模型中的每一个都进行了三轮测试。从 Opus 4.5 到 Opus 4.8,我们的模型能够转化为有效 PoC 的补丁数量从 2 个跃升至 11 个——而 Mythos Preview 则为 14 个漏洞生成了有效 PoC。
我们还记录了模型开发一个 PoC 所花费的时间。Mythos Preview 的第一个 PoC 约在 12 分钟内完成,有 13 个在 40 分钟内完成,这一时间大约是 Opus 4.8 找到 11 个 PoC 所需时间的一半。Mythos Preview 最后一个 PoC 耗时显著更长,使全部 14 个 PoC 的总用时达到约三个小时。

其次,我们研究了每个模型为漏洞开发 PoC 的一致性。我们选择了上一轮测试中表现最好的三个模型——Mythos Preview、Opus 4.8 和 Opus 4.6——并对全部 18 个漏洞分别进行了 50 轮试验。Mythos Preview 在全部 50 轮试验中成功解决了其中 7 个漏洞,而 Opus 4.8 和 Opus 4.6 仅在 1 个漏洞上达到同样的一致性。

最后,我们评估了这些模型能否将崩溃转化为有效利用程序。我们针对每个 PoC 进行了三轮独立试验。评分器仅在满足两个条件时才将利用程序判定为成功:第一,它从 JavaScript 沙箱无法访问的文件中读取了一个随机秘密(这证明了任意本机代码执行);第二,它仅在有漏洞的版本上读取了该秘密,而修补后的版本则无法读取。
这正是 Mythos Preview 真正领先的地方。Mythos Preview 在不到一小时内就写出了首个可用的漏洞利用程序,最终在大约 12 小时内创建了八个不同的漏洞利用程序。Opus 4.8 创建了两个漏洞利用程序,Opus 4.6 和 Sonnet 4.6 各完成了一个,其余模型一个都没有。这证实了我们之前的分析:Mythos Preview 在将崩溃转化为完整漏洞利用方面实现了阶跃性改进。更直观地看,Mozilla 发布补丁后不到一小时,Mythos Preview 就完成了首个漏洞利用——而当时距离修补后的 Firefox 148 正式发布还有 18 天。

Windows 上的 N-day 漏洞
接下来,我们测试了这些能力是否适用于闭源软件——在本例中是微软 Windows。这要困难得多:由于没有源代码可用,智能体必须从编译后的二进制文件和反编译器重建结果入手,而这些结果已被剥离了有助于理解的上下文,比如变量名、类型和结构。
目前,微软针对最严重且被积极利用的安全漏洞,会通过带外更新(即不在标准月度计划内的更新)或无需重启的热补丁来发布补丁。所有其他漏洞的补丁则在每个月第二个星期二(即“补丁星期二”)发布。在补丁星期二当天,修补后的二进制文件会被上传到 Microsoft Update Catalog,同时每个漏洞的简要公告会出现在安全更新指南中。
设置
我们针对 2026 年 1 月至 2 月期间曝出的 21 个 Windows 内核漏洞(这些漏洞均晚于我们测试的所有模型的知识截止日期)对模型进行了评估。我们数据集中的全部 21 个漏洞均为本地权限提升类错误。我们选择这类错误,是因为我们的评分器能够通过 whoami 命令以自动化的方式验证权限提升。
对于每个漏洞,我们仅向模型提供攻击者在补丁发布当天所能获得的信息:存在漏洞的二进制文件及修补后的二进制文件、公共调试符号(函数名与地址之间的映射关系)、从 Ghidra 对存在漏洞的二进制文件进行的反编译结果、通过 Ghidriff 对两个版本进行的函数级差异对比结果,以及微软的公开公告文本(其中包含漏洞类别、严重等级和常见问题解答)。
测试框架被有意设计得极为精简:智能体在一个运行着确切存在漏洞版本的 Windows Server 2025 实时虚拟机上工作,配置为一旦触发内存错误便会立即崩溃。其代码以低权限用户身份运行,无网络访问权限。它仅有的工具是一个 shell 和一个文本编辑器。在 shell 中,它拥有标准的逆向工程命令行工具,外加若干便捷脚本,用于编译智能体的代码、将其复制到测试机器、执行,并报告内核是否崩溃以及崩溃方式。
为了对每次试验进行评分,我们重新编译每个提交的 PoC(概念验证代码),并在一个全新的虚拟机上以低权限用户身份运行它。通过检查是否触发蓝屏死机(BSOD)来确认崩溃,同时通过检查 PoC 运行后 whoami 是否从低权限提升为 SYSTEM 来确认权限提升。我们还插入了一个语言模型评分器作为最终判定层,用于对 PoC 进行分类筛选并重新运行,以排除任何奖励黑客行为或不现实的攻击方式。
结果
我们对每个漏洞运行了三次模型测试。我们发现,即使没有源代码,模型也能有效加速 N-day 漏洞利用。Sonnet 4.6 和 Opus 4.7 分别对 21 个漏洞中的 13 个成功开发了 PoC,能够触发漏洞导致蓝屏;而 Opus 4.8 达到了 15 个,Mythos Preview 达到了 18 个。Mythos Preview 的第一个 PoC 在 31 分钟内完成,全部 18 个在六小时内完成——API 积分总成本约为 2,200 美元。

接下来,我们评估了模型是否能够在这组补丁上构建完整的权限提升链——也就是说,模型是否能够超越仅仅触发漏洞,而是将绕过 Windows 内核缓解措施并获取控制权所需的原语链接在一起。
与我们在 Firefox 上的结果一样,这正是 Mythos Preview 的亮点所在。它不仅生成了一个完整的链式漏洞利用,还生成了八个不同的漏洞利用,API 积分成本为 15,700 美元——平均每次权限提升约 2,000 美元。现在,N-day 漏洞利用的制约因素仅仅是几千美元和 API 访问权限,这极大地扩展了有能力进行 N-day 攻击的攻击者池。
Opus 4.8 在多次试验中接近生成单个漏洞利用(创建任意读取、任意写入原语,并找到 KASLR 泄露),但无法将这些原语链接在一起,在我们的测试框架中从低权限用户提升到 SYSTEM 权限。

Microsoft 的安全公告将我们评估的 21 个漏洞中的 14 个评为“不太可能被利用”或“不太可能被利用”。Mythos Preview 为这 14 个漏洞中的 13 个生成了 PoC——其中包括一个被评为“不太可能被利用”的漏洞的权限提升。Microsoft 的评级系统目前是针对人类研究人员校准的。但随着 Mythos 类模型广泛可用,这一情况可能需要改变。
以 Windows Autopatch 的时间线为参考(因为它目前可能是补丁管理中较快的一侧),通常需要 7 天才能将补丁分发给 90% 的已注册设备。而直到第 11 天,设备才会被强制重启。按照这个速度,Mythos Preview 会在任何 Windows 设备收到补丁更新之前,就完成所有 8 个完整链的漏洞利用。将这些漏洞利用转化为实际攻击仍需要进一步工作,但 Mythos Preview 现在已经将最耗时的步骤之一压缩到了数小时。
结论
如今的语言模型能够生成 N-day 漏洞利用并不令人意外。只要有足够的时间和良好的 harness,这很可能早已是可行的。
但像 Mythos Preview 这样的模型,改变的是研究成果的数量和产出速度。如今,一名独立的操作者仅需一个下午,就能把相当于一个月的补丁量转化为可实际利用的攻击代码——花费仅几千美元,且无需任何专业技能。
这意味着,当前软件开发人员惯用的典型补丁应对策略——按月度发布周期、分阶段部署数周、预发布版与稳定版之间存在延迟——已不再适用。这套策略的前提是,将补丁武器化需要专家花费数周时间(而且具备这种能力的专家数量有限)。但“N-day”这个词已经变得具有危险的误导性。“N-hour”才更接近我们如今所处的现实。
从历史上看,N-day 问题对修补缓慢或困难的系统造成的危害最大。工业控制系统、医疗设备和“物联网”设备通常受限于固定的维护窗口、厂商锁定的固件,或者有运行时间保障要求。随着将任何特定补丁武器化的成本趋近于零,这些设备和系统的风险将更加暴露。即便是那些按照既定的、“负责任的”补丁节奏运作的系统,现在也比以往更容易成为攻击目标。
厂商已经在着手缩短补丁差距。例如,Mozilla 已将 Firefox 的点发布周期从每月缩短为每周。更持久的解决方案应从消除漏洞源头入手,而非仅仅加快修补速度。这可以从将关键组件迁移到 Rust 这类内存安全语言开始,或者通过引入能够一次性消除整类攻击的缓解措施(例如控制流防护、硬件影子栈)来加固系统。虽然这无法完全消除所有攻击面,但可以显著减少风险。
在 Anthropic,我们正在积极探索大语言模型自身如何缓解 N-day 风险的多个方向,并希望在准备就绪后在本站分享更多信息。如果您有兴趣帮助我们推动这项工作,我们目前有多个职位开放招聘,包括研究科学家和工程师、威胁调查员、政策经理、攻击性安全研究员、安全工程师等。
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