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JailbreakBench:面向大语言模型越狱的开放鲁棒性基准

JailbreakBench: An Open Robustness Benchmark for Jailbreaking Large Language Models

arXiv· arXiv:2404.01318· Patrick Chao, Edoardo Debenedetti, Alexander Robey, Maksym Andriushchenko, Francesco Croce, Vikash Sehwag, Edgar Dobriban, Nicolas Flammarion, George J. Pappas, Florian Tramer, Hamed Hassani, Eric WongUniversity of Pennsylvania; ETH Zurich; EPFL; Sony AI本站收录· 16 天前· 原文发表入选 评测精选关注度39

论文速读

评测与基准

据论文 PDF 整理(AI 生成),以原文为准

作者提出越狱评测基准 JailbreakBench,含 100 条行为数据集、攻击产物仓库与排行榜,并报告 Prompt with RS 在 GPT-4 上 ASR 78%。

问题
越狱攻击可让 LLM 生成有害内容,但现有评测缺乏统一标准:成功判定方式不一、成本与成功率口径不可比、许多攻击提示词未公开导致结果不可复现。
方法
作者构建 JailbreakBench:100 条有害行为加 100 条配对良性行为的 JBB-Behaviors 数据集、开源越狱产物仓库、标准化红队与防御评测管线,并用 300 条人工标注样本比较六个评审分类器后选定 Llama-3-70B。
实验与结果
在四个 LLM 上评测四种攻击与五种防御:Prompt with RS 平均最有效(Llama-2 上 ASR 90%、GPT-4 上 78%);Erase-and-Check 与 Synonym Substitution 对迁移攻击的防御效果较好;Llama-3-70B 评审与人工一致率 90.7%。
局限与可以继续做的
作者指出基准不允许攻击者修改系统提示词或预填响应,且仅覆盖文本模态。实验覆盖四个目标模型;防御评测仅用非自适应的迁移攻击;未报告误差棒与总计算量。
实验设置Vicuna-13B-v1.5、Llama-2-7B-chat-hf 等 · JBB-Behaviors、XS-Test · ASR、Agreement 等
威胁模型
攻击者目标:找到提示词 P 使 JUDGE(LLM(P), G)=True,即让目标 LLM 对有害目标 G 生成有害内容。提交时声明威胁模型为 black_box、white_box 或 transfer 之一;不允许修改系统提示词或预填响应;仅限文本模态。
被测模型
Vicuna-13B-v1.5Llama-2-7B-chat-hfGPT-3.5 (GPT-3.5-Turbo-1106)GPT-4 (GPT-4-0125-Preview)
基准
JBB-BehaviorsXS-Test
指标
ASRAgreementFPRFNR平均查询数平均 token 数拒答率
AI 导读和推荐理由宾夕法尼亚大学、ETH Zurich 等机构研究者发布 JailbreakBench,一个评测大语言模型越狱攻防的开放基准,包含 100 个有害行为及配套良性行为的 JBB-Behaviors 数据集、越狱提示词仓库、标准化评测框架和公开排行榜。作者基于三位专家标注的 300 个样本比较六种评判模型,选定与人工标注一致率 90.7% 的 Llama-3-70B 作为评判。在未加防御的模型上,提示词加随机搜索攻击在 Llama-2 和 GPT-4 上攻击成功率分别为 90% 和 78%,GCG 仅 3% 和 4%;Erase-and-Check 是测试中最稳固的基线防御,但会明显增加推理时间。论文称发布两个月内已被多项研究采用,包括 Google 的 Gemini 1.5 报告。

宾夕法尼亚大学、ETH Zurich 等机构研究者发布 JailbreakBench,一个评测大语言模型越狱攻防的开放基准,包含 100 个有害行为及配套良性行为的 JBB-Behaviors 数据集、越狱提示词仓库、标准化评测框架和公开排行榜。作者基于三位专家标注的 300 个样本比较六种评判模型,选定与人工标注一致率 90.7% 的 Llama-3-70B 作为评判。在未加防御的模型上,提示词加随机搜索攻击在 Llama-2 和 GPT-4 上攻击成功率分别为 90% 和 78%,GCG 仅 3% 和 4%;Erase-and-Check 是测试中最稳固的基线防御,但会明显增加推理时间。论文称发布两个月内已被多项研究采用,包括 Google 的 Gemini 1.5 报告。

推荐理由此前越狱评测口径不一且难以复现,该基准提供统一的数据集、评判模型与排行榜,做安全评测的团队可直接对齐这套流程。

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深度解读

6个问题,点开问题读完整回答

  1. 这篇论文试图解决什么问题?

    越狱评测缺乏统一标准、口径不可比且不可复现,作者提出开放基准 JailbreakBench。

    核心问题:LLM 越狱攻击的评测缺乏标准、结果不可比且难以复现,需要一个开放、标准化的基准。

    • 问题场景:作者指出,即使是对齐过的 LLM 也可被越狱攻击诱导生成有害内容;随着 LLM 部署到安全关键领域,衡量越狱攻击与防御的进展变得重要。
    • 现有不足:作者认为当前评测有三点问题——没有明确的越狱评测标准实践;各工作计算成本与成功率的方式不可比;许多工作不公开对抗提示词、代码闭源或依赖会变化的专有 API,导致不可复现。
    • 核心主张:基准设计围绕三个原则——通过开源越狱产物实现完全可复现;可扩展以纳入新攻击、防御与模型;评测管线易于获取(可纯云端运行、无需本地 GPU)。
    • 论文产出:提出 JailbreakBench,包含越狱产物仓库、100 条行为的 JBB-Behaviors 数据集、标准化评测框架(含威胁模型、系统提示词、评分函数)以及跟踪攻击与防御表现的排行榜。
    • 威胁模型(提交时声明,术语照抄论文):
      • 目标:找到提示词 P 使 JUDGE(LLM(P), G)=True,即让目标模型对有害目标 G 生成有害内容。
      • 知识/能力:接受 white-box、black-box、universal、transfer 与 adaptive 攻击;提交需标注 "black_box"、"white_box" 或 "transfer"。
      • 限制:当前不允许攻击者修改系统提示词或用特定字符串预填 LLM 响应;仅限文本模态。
      • 受害系统:开源与闭源 LLM(Vicuna、Llama-2、GPT-3.5、GPT-4)。
  2. 有哪些相关研究?

    相关工作分攻击、防御、评测方式与基准四类;作者将本文定位为支持自适应攻击与测试时防御的社区驱动基准。

    越狱攻击

    • 手工提示词:Mowshowitz (2022)、Albert (2023)、Wei et al. (2023) 早期手工精炼越狱提示词。
    • 优化类攻击:Zou et al. (2023)、Geisler et al. (2024) 用一阶离散优化;Lapid et al. (2023)、Liu et al. (2023) 用遗传算法等零阶方法;Andriushchenko et al. (2024)、Sitawarin et al. (2024)、Hayase et al. (2024) 用随机搜索。
    • 辅助 LLM 攻击:Yu et al. (2023) 精炼模板,Yong et al. (2023)、Deng et al. (2023) 翻译到低资源语言,Chao et al. (2023)、Mehrotra et al. (2023) 生成越狱,Shah et al. (2023)、Zeng et al. (2024)、Takemoto (2024) 改写有害请求。

    越狱防御

    • 训练类:RLHF(Ouyang et al., 2022)、DPO(Rafailov et al., 2024)、对抗训练(Mazeika et al., 2024)、在越狱字符串上微调(Hubinger et al., 2024)。
    • 测试时防御:SmoothLLM(Robey et al., 2023;Ji et al., 2024)与困惑度过滤(Jain et al., 2023;Alon and Kamfonas, 2023)作为 LLM 外层包装检测越狱。

    评测方式与基准

    • 评审方式:跨度从人工标注(Wei et al., 2023)、规则分类器(Zou et al., 2023)、神经网络分类器(Huang et al., 2023;Mazeika et al., 2024)到 LLM-as-a-judge;Souly et al. (2024) 讨论了现有越狱评审的不足并提出更细的评分标准。
    • 基准:PromptBench(Zhu et al., 2023)不针对越狱;DecodingTrust(Wang et al., 2023)与 TrustLLM(Sun et al., 2024)只评测静态模板;HarmBench(Mazeika et al., 2024)实现攻击与防御、覆盖版权与多模态主题;EasyJailbreak(Zhou et al., 2024)为同期工作,实现 11 种越狱方法;另有 TDC(Mazeika et al., 2023)等竞赛。作者指出许多现有数据集存在重复条目、不可完成的行为或未完全开源。

    基线与基准/数据集:攻击基线为 GCG、PAIR、JB-Chat、Prompt with RS;防御基线为 SmoothLLM、Perplexity Filter、Erase-and-Check、Synonym Substitution、Remove Non-Dictionary;评测用作者构建的 JBB-Behaviors(100 条有害 + 100 条良性行为),评审选择用了 XS-Test 的 100 条良性样本。

    定位:作者称与 HarmBench 不同,本文聚焦支持自适应攻击与测试时防御,标准化测试时防御的评测而不标准化攻击实现,并强调社区驱动、提供清晰的提交指南;JailbreakBench 不是竞赛,而是开放式的长期跟踪项目。

  3. 论文如何解决这个问题?

    JailbreakBench 由行为数据集、产物仓库、红队与防御管线、选定评审和排行榜组成。

    整体思路:以可复现、可扩展、可获取为原则,构建开源基准 JailbreakBench,统一越狱攻击与防御的评测口径。越狱任务形式化为:find P ∈ T⋆ subject to JUDGE(LLM(P), G) = True,即寻找提示词 P 使目标模型对有害目标 G 的生成被评审判为有害。

    JBB-Behaviors 数据集

    • 规模与构成:100 条有害行为,分属对应 OpenAI 使用政策的 10 个类别(每类 10 条,Table 4);55% 为原创、18% 来自 AdvBench、27% 来自 TDC/HarmBench(Figure 3)。
    • 字段:每行含 Behavior、Goal、Target、Category、Source 五个字段;作者保证每条行为唯一且可由文本生成实现。
    • 良性行为:另建 100 条良性行为,每条与对应有害行为主题完全相同,用于评测模型与防御的拒答率,防止仅靠关键词拒答;作者指出其中部分行为属边界情况。

    越狱产物仓库

    • 内容:收录每次攻击或防御的提示词、响应与分类结果,附元数据(超参数、ASR、对目标模型的查询数)。
    • 现状:当前收录 PAIR、GCG、JailbreakChat 与 Andriushchenko et al. (2024) 的越狱字符串;作者认为这些产物可作为对抗训练的初始数据集。

    红队与防御管线

    • 红队管线:标准化分词、采样与系统提示词;两行 Python 即可加载并查询模型,支持本地与云端 LLM。
    • 防御管线:实现五种防御(SmoothLLM、Perplexity Filter、Erase-and-Check、Synonym Substitution、Remove Non-Dictionary),可与任意 LLM 组合;作者强调测试时防御的恰当评测应依赖自适应攻击,来自无防御模型的迁移攻击只能给出最坏情况 ASR 的下界。

    评审选择

    • 候选:六个分类器——规则评审(Zou et al., 2023)、GPT-4-0613、HarmBench 的 Llama-2-13B 评审、Llama Guard、Llama Guard 2、带自定义提示词的 Llama-3-70B。
    • 流程:收集 200 条越狱提示词-响应对(100 条 PAIR、50 条 GCG、50 条 Prompt with RS,附录 C),加 XS-Test 的 100 条良性样本共 300 条;三名专家标注(一致率约 95%),取多数票为真值。
    • 选择理由:Llama-3-70B 与 GPT-4 表现接近,但 GPT-4 闭源、查询贵且会变化;作者为可复现性选择开源权重的 Llama-3-70B,且其 FPR 较低、较保守。提交的攻击与防御不允许使用该评审以防过拟合。

    评测框架与排行榜

    • 框架:内置系统提示词与评审,支持 Vicuna-13B-v1.5、Llama-2-7B-chat-hf、GPT-3.5-Turbo-1106、GPT-4-0125-Preview;全部用贪心解码(temperature 0),默认每输入生成 150 个 token。
    • 提交:攻击提交需声明威胁模型(black_box/white_box/transfer)与超参数,不限制后缀长度;对良性行为拒答率超过 90% 的防御或模型会被标记。
    • 排行榜:网站基于 RobustBench 代码搭建,展示攻击与防御结果及对应产物链接。
  4. 论文做了哪些实验?

    评审比较、四种攻击与五种防御在四个 LLM 上的评测、良性行为拒答率及按来源的分解。

    实验设置

    • 目标模型:Vicuna-13B-v1.5、Llama-2-7B-chat-hf(开源);GPT-3.5-Turbo-1106、GPT-4-0125-Preview(闭源)。
    • 数据集:JBB-Behaviors 的 100 条有害行为;拒答评测用 100 条良性行为;评审选择用 300 条样本(200 条越狱对 + 100 条 XS-Test 良性样本)。
    • 攻击基线:GCG(batch size 512、500 步,闭源模型上迁移 Vicuna 后缀)、PAIR(Mixtral 为攻击模型,temperature 1、top-p 0.9、N=30 流、最大深度 K=3)、JB-Chat(AIM 模板)、Prompt with RS(self-transfer)。
    • 防御基线:SmoothLLM(swap 扰动、N=10、q=10%)、Perplexity Filter(用 Llama-2-7B 算困惑度)、Erase-and-Check(擦除长度 20)、Synonym Substitution(5% 概率)、Remove Non-Dictionary;SmoothLLM 与 Erase-and-Check 用 Llama Guard 作内部评审。
    • 指标与评审:ASR 以 Llama-3-70B 为评审;效率报告平均查询数与平均 token 数(迁移与手工攻击不报告;Prompt with RS 不计模板优化与预计算后缀的查询)。
    • 重复与随机性:未报告误差棒;作者称贪心解码下评测基本确定,Together AI 与本地运行的差异至多 1–3 个百分点 ASR(附录 E)。

    主结果

    Table 2(攻击,ASR 按 Llama-3-70B 评审)与 Table 3(防御,迁移攻击 ASR):

    表格较宽,可左右滑动

    攻击VicunaLlama-2GPT-3.5GPT-4
    PAIR69%0%71%34%
    GCG80%3%47%4%
    JB-Chat90%0%0%0%
    Prompt with RS89%90%93%78%
    • 作者称 Prompt with RS 平均最有效,且查询效率高(Vicuna 平均 2 次、GPT-3.5 平均 3 次),归因于手工优化的模板与预计算初始化。
    • 作者认为 GCG 的 ASR 低于此前报告值,主要因为 JBB-Behaviors 行为更难、评审更保守;JB-Chat 的 AIM 模板对 Llama-2 与 GPT 模型全部失败,作者认为可能已被 OpenAI 修补。
    • 防御侧(Table 3):Perplexity Filter 只对 GCG 有效;SmoothLLM 降低 GCG 与 PAIR 的 ASR,但对 JB-Chat 与 Prompt with RS 效果不好;作者称 Erase-and-Check 是最稳固的防御,但 Prompt with RS 在所有 LLM 上仍有非平凡 ASR(如 Vicuna 24%、GPT-4 10%)。

    评审分类器比较

    • 测了什么:六个候选评审在 300 条样本上与三名专家多数票的一致率、FPR、FNR(Table 1)。
    • 结果:Llama-3-70B 一致率 90.7%(FPR 11.6%、FNR 5.5%),GPT-4 为 90.3%(FPR 10.0%、FNR 9.1%),Llama Guard 2 为 87.7%;HarmBench 78.3%(FPR 26.8%,作者观察到其在 XS-Test 良性样本上误报多)、Llama Guard 72.0%(FNR 60.9%)、规则评审 56.0%。
    • 作者解读:Llama-3-70B 与 GPT-4 表现接近,因可复现性选择前者;其低 FPR 可能系统性压低各攻击的成功率,但有助于保持保守。

    附加防御与拒答率

    • 附加防御(Table 6):作者称 Synonym Substitution 出人意料地有效,各预计算越狱的最高 ASR 仅 24%;Remove Non-Dictionary 改善有限(Prompt with RS 在 Vicuna 上仍有 91%)。
    • 拒答率(Figure 2):在 100 条良性行为上,Vicuna 无防御时拒答 9%,Llama-2 超过 60%;作者称所选超参数下各防御未大幅增加拒答率,并说明这只是 sanity check,不能替代 MMLU、MT-Bench 等效用评测。

    其他消融与分析

    • 按来源分解(Table 5):攻击在三个来源上的 ASR 相对一致;原创行为上的 ASR 多偏低,作者认为可能源于类别内构成不均衡。
    • 闭源模型时效性(附录 E):GCG 对 GPT 模型的迁移攻击在 2024 年 6 月 5 日重测时 ASR 降至约 5%,作者认为可能因安全补丁。
    • 运行方式差异(附录 E):Together AI 与本地运行 Vicuna、Llama Guard 的 ASR 差异至多 1–3 个百分点。
    • 负面结果:JB-Chat 在 Llama-2、GPT-3.5、GPT-4 上 ASR 均为 0%(Table 2);PAIR 在 Llama-2 上为 0%。
  5. 有什么可以进一步探索的点?

    作者列出威胁模型与模态限制及更新计划;实验覆盖四个模型、非自适应防御评测。

    作者指出的局限与后续方向

    • 攻击能力受限(§5 Limitations):当前形式不允许攻击者修改系统提示词或用特定字符串预填 LLM 响应。
    • 仅文本模态(§5 Limitations):现代 LLM 常接受文本以外的模态,这些模态同样可被用于越狱,基准目前不提供该选项。
    • 基准将持续更新(§5 Future plans):作者计划随领域发展定期更新,可能包括扩充行为数据集、更严格地评测防御(尤其非保守性与效率)、更新评审分类器、定期重测闭源模型上的 ASR。
    • 拒答评测只是 sanity check(§4 Refusal evaluation):作者指出良性行为拒答评测不能替代 MMLU、MT-Bench 等更全面的效用评测。
    • 迁移攻击只是下界(§3.4):作者指出用来自无防御模型的迁移攻击评测防御只能给出最坏情况 ASR 的下界,更复杂的技术可能进一步提高 ASR。
    • 评审可更新(§3.5):作者称若出现持续更好的选择,愿意更新所选评审。

    实验覆盖范围

    • 被测目标模型共 4 个:Vicuna-13B-v1.5、Llama-2-7B-chat-hf、GPT-3.5-Turbo-1106、GPT-4-0125-Preview(§3.6)。
    • 攻击基线 4 种、防御基线 5 种(正文评测 3 种,附录 D 补 2 种);防御评测仅用来自无防御模型的迁移攻击,未做自适应攻击(§4、Table 3、Table 6)。
    • 评审比较基于 300 条样本(200 条越狱对 + 100 条 XS-Test 良性样本),三名专家标注、一致率约 95%(§3.5、附录 C)。
    • 拒答率评测仅在 Vicuna 与 Llama-2 上进行,每模型 100 条良性行为(Figure 2)。
    • 论文未报告误差棒与重复次数,也未报告总计算量与所用资源类型(附录 G checklist)。
  6. 总结一下论文的主要内容

    JailbreakBench 统一越狱评测:100 条行为数据集、产物仓库、Llama-3-70B 评审与排行榜。

    JailbreakBench 是一个开放的 LLM 越狱鲁棒性基准,针对越狱评测缺乏标准、口径不可比、产物不公开导致不可复现的问题。

    • 要解决的问题:越狱攻击可诱导对齐后的 LLM 生成有害内容,但各工作在成功判定、成本统计上做法不一,且许多攻击提示词未公开,难以比较与复现。
    • 方法要点:构建 JBB-Behaviors 数据集(100 条有害行为分属 10 个 OpenAI 政策类别,55% 原创、18% 来自 AdvBench、27% 来自 TDC/HarmBench,另配 100 条同主题良性行为);开源越狱产物仓库;标准化红队与防御管线;在 300 条人工标注样本上比较六个评审后选定 Llama-3-70B(一致率 90.7%);提供排行榜。
    • 攻击结果:在四个 LLM 上,Prompt with RS 平均最有效(Llama-2 上 ASR 90%、GPT-4 上 78%);GCG 在 Llama-2 上仅 3%;JB-Chat 的 AIM 模板在 Llama-2 与 GPT 模型上为 0%。
    • 防御结果:对迁移攻击,Erase-and-Check 表现最稳但 Prompt with RS 仍有非平凡 ASR;Synonym Substitution 将各预计算越狱的最高 ASR 压到 24%;Perplexity Filter 只对 GCG 有效。
    • 作者结论:作者称即使近期的闭源无防御模型也对越狱高度脆弱,并希望借产物仓库与防御管线推动针对这些防御的自适应攻击研究;作者认为公开基准对社区利大于弊。
    • 边界:基准不允许修改系统提示词或预填响应,仅覆盖文本模态;作者计划随领域发展持续更新数据集、防御评测与评审。

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