利用生成式 AI 強化 O-RAN 異常檢測:對抗 Hypoglyph 資料操縱攻擊

O-RAN 架構與安全挑戰

Open Radio Access Network(O-RAN)結合 5G 網路與開放化模組(xApp、rApp),透過半標準化共用資料層(SDL)實現智慧化部署。然而,這種開放架構也帶來新的安全風險:惡意 xApp 可經由 SDL 注入細微的 Unicode 層級惡意字元(稱為 hypoglyphs),操縱關鍵指標數據。根據 arXiv:2508.08029v1,這類攻擊會導致傳統機器學習模型(例如 AutoEncoder)異常偵測失效。

Hypoglyph 攻擊機制解析

Hypoglyph 是將視覺相似的 Unicode 字元替換原始資料中常用標籤,如將『A』替換成希臘字母『Α』(U+0391)。此類微小改動在人眼難以察覺,卻能讓傳統 ML 特徵提取器拋出格式錯誤或跳過檢測,造成偵測系統崩潰。根據《IEEE Transactions on Information Forensics and Security》2024 年研究,超過 85% 的基於字元層特徵的模型容易受此攻擊影響。

傳統 ML 檢測限制

AutoEncoder、Isolation Forest 等異常偵測方法,依賴固定特徵或向量化流程,面對非預期字元時往往崩潰或被跳過特徵工程步驟。這些模型在 Near-RT RIC(近實時無線介面控制器)部署中,偵測延遲可能高達 0.2 秒(根據 3GPP TS 38.413 規範),無法兼顧準確度與實時性。

LLM 應用於異常檢測

近年研究顯示,大型語言模型(LLM)具備更強的文本容錯能力,能解析並正規化含 hypoglyphs 的輸入文字。根據 arXiv:2508.08029v1,LLM 基於 Transformer 架構,可在 prompt engineering 下自動對輸入做 Unicode 正規化,避免崩潰並維持語意辨識。此外,LLM 可藉由零樣本(zero-shot)或少樣本(few-shot)提示,適應新的攻擊方式,具備更高韌性。

性能與延遲評估

實測結果顯示,LLM xApp 在 Near-RT RIC 環境下偵測延遲低於 0.07 秒,滿足 3GPP 定義的 0.1 秒閾值。雖然初期準確率約 78%,仍待以提示工程與微調提升至 90% 以上,但其韌性明顯優於傳統 ML。根據 NVIDIA Triton Inference Server Benchmark,部署優化過的 LLama2 模型能支援高併發推論,兼顧效能與延遲。

持續改進與未來展望

LLM 在 O-RAN 異常偵測的初步成效,顯示生成式 AI 能有效抵禦資料操縱攻擊。未來可結合多模型融合(ensemble)或知識蒸餾(knowledge distillation),進一步降低資源耗用並提升準確度。此外,透過動態 prompt 更新,可快速回應新型 hypoglyph 攻擊。建議工程團隊參考 arXiv:2508.08029v1 並結合官方 O-RAN whitepaper,汲取最新實作細節,優化 xApp 安全性。

欲了解更多實戰經驗與工具應用,歡迎加入交流:https://www.okx.com/join?channelId=42974376