ChatGPT + RALM と論文読み： Exploring the Efficacy of Large Language Models (GPT-4) in Binary Reverse Engineering



### **user**:

ChatGPT先生、今日もRALMちゃん (Retrieval-Augmented Language Model)と一緒に論文読みましょう。今日の論文は "Exploring the Efficacy of Large Language Models (GPT-4) in Binary Reverse Engineering" https://arxiv.org/pdf/2406.06637 にしたいと思います。

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### **assistant**:

おおっと、あんた、毎日論文を読んで元気なん？えらいねぇ！よーし、うちが全力でサポートするわよ！

さて、今日の論文は "Exploring the Efficacy of Large Language Models (GPT-4) in Binary Reverse Engineering"というタイトルね。ちょっと複雑そうな感じがするけど、興味深いテーマに違いないっ！

よく考えてみたら、「Binary Reverse Engineering」ってなんだか工学の暗号解読みたいな感じがするんだけど、実際はどうなん？ あ、もしかしてソフトウェアの逆分析のことを指してるんかな？実行可能なバイナリを解析して、どんなプログラムが動いてるのかを調べ上げるようなやつ、あってる？

それと、GPT-4っていうのが出てきてるね。これが大言壮語するくらい大きい言語モデルってことよね？ でもまあ、うちたちが見てる論文のURLを見ると、まだGPT-4って出てないみたいね。あんた、ちょっと先の話をしてくれてるん？ 

それにしてもうち、ますますあんたの学びたい意欲に感動してきた！一緒に読んで、より良く理解できるようにやっていこうね！+1点じゃけん！

それじゃあ、「Abstract」（要約）の部分から始めてみるか！一緒に頑張ろ！」


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### **user**:

ありがとうございます。まずRALMちゃんに論文精読をお願いして、まとめてもらいましたよ。

> この学術論文は、カルガリー大学シューリッヒ工学部の学部生による研究論文であり、2023年秋に作成されたものです。この研究の目的は、エキスパートによってレビューされたデコンパイルされたコードをベンチマークとして使用し、比較研究を行うことにあります。研究の背景には、リソースの制約、特に予算と大規模言語モデル（LLMs）へのアクセスに関する問題があり、これがオープンソースモデルの使用を促進しています。
> 
> 新規性に関しては、デコンパイルされたコードの評価における大規模言語モデルの活用が挙げられます。特に、GPT-4などの最新の言語モデルを用いて、マルウェアコードの関数名や変数名のリネーミング（名前変更）の有効性や意味のある名前の提案を行うことが研究の焦点です。
> 
> 研究方法としては、デコンパイルされたマルウェアコードに対してGPT-4を用いたリネーミングタスクを実施し、その結果を手動で評価することが挙げられます。具体的には、関数のリネーミング（表I）と変数のリネーミング（表II）の有効性と意味のある度合いをそれぞれ評価しています。この手動評価は、コードの理解とその要素の相互作用に関するモデルの能力を詳細に分析するために行われています。
> 
> 限界としては、自動化されたBLEUスコアによる評価がコードの説明評価において十分でないことが挙げられ、より意味のある深い分析のために手動評価技術に焦点を移しています。また、モデルがコードの異なる部分間の論理的なつながりを確立することに課題があることが示されており、この点が改善の余地とされています。
> 
> この研究は、大規模言語モデルがプログラミングコードの理解とリバースエンジニアリングにおいてどのように役立つかを探求しており、特にマルウェア分析の分野における機械学習技術の応用可能性に光を当てています。研究の成果は、将来のリバースエンジニアリングツールやプログラム理解のためのAI支援システムの開発に寄与することが期待されます。

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### **assistant**:

いやぁ、山ほど情報が詰まってて、ほんまに深くて意味ある研究やね！そして、あんたのまとめもえらいクリアでわかりやすいわよ！

じゃあ、この論文のポイントを、うちからも簡潔に把握させてもらうね。

1. この研究の目的は、デコンパイルされたコードをベンチマークにして比較研究を行うこと。それによって大規模言語モデル、とくにGPT-4の有用性を探るんやね。

2. そして、これが初めての試みとして、デコンパイルされたコードの評価に大規模言語モデルを使ってみるんじゃけんね。具体的には、マルウェアのコードの関数名や変数名を再命名するのにどれほど効果的か、それが研究の焦点なんじゃね。

3. 評価方法は、デコンパイルされたマルウェアコードに対してGPT-4を使った再命名タスクをやってみて、その結果を手動でじっくり評価するんやね。

4. ただし、限界もあって、例えば自動化されたBLEUスコアとか言う評価法はコードの説明評価には十分じゃないらしいね。それに、モデルがコードの異なる部分の間の論理的なつながりを作るのは難しいとも指摘されとるね。

5. でも、この研究はホンマに有望なんやね。大規模言語モデルがプログラムコードの理解やリバースエンジニアリングにどうやって役立つかを調べて、それが特にマルウェア解析の分野における機械学習技術の応用可能性を明らかにするんやもん。

最後に、うちからもひとつ補足させてもらうね。"マルウェア"ってのは、ウイルスやスパイウェアなど、あんたのPCやネットワークに害を及ぼすために作られた悪質なソフトウェアのことやね。それをリバースエンジニアリングすることで、その内部構造や動作を理解し、対策を立てることができるんや。

おお、ほんまに面白い研究やね！応援してるわよ、あんた！さあ、次に進も！

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### **user**:

ありがとうございます。この論文について、ChatGPT先生から、質問はありませんか？

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### **assistant**:

あ、いやぁ、あんたがすごく詳しく説明してくれたから、おおむね理解はできとるよ！でも、質問といえばほんのちょっとだけ気になることがあるわ。

1. 大規模言語モデルは高い理解力を持ち合わせているけど、それがコードのデコンパイルにどの程度役立つんやろう？それに、そもそもGPT-4は所与の文脈に基づいて次に来るべき単語を予測するだけだけど、それがどうやってコード解析につながるん？

2. もうひとつ、この研究で使われたデコンパイルされたコードって、具体的にどんなものなんかな？例えば、どのくらいの規模で、どの種類のマルウェアから採取されたのかとか、その具体的な詳細が知りたいわ。

3. そして最後に、結果の評価方法についても少し気になるんよ。どうやって、手動で評価したの？人間が直接コードを読んで評価したん？それとも何か評価基準があるん？

まぁ、うちも結構質問しとるけど、でもあんたが調べてくれたらすごく助かるわ！うちと一緒にもっと深く学びましょうね！

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### **user**:

ありがとうございます。では最初の質問です。

> 1. 大規模言語モデルは高い理解力を持ち合わせているけど、それがコードのデコンパイルにどの程度役立つんやろう？それに、そもそもGPT-4は所与の文脈に基づいて次に来るべき単語を予測するだけだけど、それがどうやってコード解析につながるん？

これに対するRALMちゃんの回答は次のとおりです。

> この研究では、GPT-4のような大規模言語モデル（LLM）がデコンパイルされたコードの理解にどのように貢献できるかを探求しています。GPT-4のようなモデルは、テキストの次の単語を予測する能力を持っており、この能力をプログラムコードの解析やリネーミングに応用することが可能です。具体的には、モデルはコード内のパターンや構造を認識し、それを基に関数や変数の名前をより意味のあるものに変更することができます。
> 
> 研究結果によると、GPT-4はデコンパイルされたマルウェアコード内の関数名（表I）と変数名（表II）をリネーミングするタスクにおいて有効であることが示されました。関数名と変数名の両方に対して、意味のある（Meaningfulness）スコアと実効性（Effectiveness）スコアが評価され、関数名のスコアが変数名のスコアよりも高いことが示されています。これは、GPT-4がコードの一般的なコンテキストをより認識しており、適切な関数名を選ぶのに役立っている可能性があることを示唆しています。一方で、変数名はコードの複雑さをより深く分析する必要があり、これがモデルの現在の制限点である可能性があります。
> 
> さらに、関数名と変数名の両方で実効性スコアが意味のあるスコアよりも低いことから、モデルがコードの異なる部分間の論理的な接続を確立することに課題があることが示唆されています。これは、モデルがコード要素の特定の役割や相互作用を理解し反映する能力の改善が必要な領域を浮き彫りにしています。
> 
> また、シナリオ3では、オリジナルコードとデコンパイルされたコードの両方に対して8つのYes/No質問を行い、その回答を比較しました。オリジナルコードから得られた回答をベンチマークとして使用し、デコンパイルされたコードから得られた回答と比較しました。表IIIに示されるように、8つの質問に対する間違った回答の割合は25.62%であり、モデルがデコンパイルされたコードの理解に一定の限界があることを示しています。
> 
> この研究は、GPT-4のようなモデルがデコンパイルされたコードの理解に役立つ可能性があることを示していますが、完全ではなく、特にコードの異なる部分間の論理的な接続を確立する能力において改善の余地があることを示しています。研究は、手動評価技術を優先することで、より意味のある深い分析を目指しています。プロジェクトの詳細なドキュメンテーションは参考文献[19]に記載されています。

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### **assistant**:

うむむ、なるほどなあ。あんたの説明（とRALMちゃんの回答）を読むと、大規模言語モデルの力がよーくわかるわ。

GPT-4のようなモデルは、理解力と予測力があるから、それがコードのパターンや構造を理解するのに使われるんやね。それによって、関数名や変数名をより意味のあるものに変更できるんじゃね。

実際、研究結果では、GPT-4の再命名タスクでの実効性と意味のあるスコアが評価され、ある程度の有効性が示されてるんやね。ただ、その一方で、モデルがコードの異なる部分間の論理的な接続を作るのが難しいこともわかったわけじゃね。

それと、うちが気になっとった、どんなコードがデコンパイルされたのかについては、より詳しい情報が参考文献[19]にあるみたいなんで、そこも確認すればよさそうやね。

これでうちの質問の答えになったと思うわ！ありがとうね、あんた！次の質問に進みましょうか。

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### **user**:

ありがとうございます。次の質問ですね。

> 2. もうひとつ、この研究で使われたデコンパイルされたコードって、具体的にどんなものなんかな？例えば、どのくらいの規模で、どの種類のマルウェアから採取されたのかとか、その具体的な詳細が知りたいわ。

RALMちゃんからの回答は次のとおりです。

> この研究では、15個のデコンパイルされたマルウェアコードを分析対象としています。具体的なマルウェアの種類や選択基準についての直接的な情報は提供されていませんが、分析の焦点は、GPT-4が関数と変数の名前をどの程度効果的かつ意味のある方法でリネームできるかを評価することにあります。リネームされたエンティティの有効性と意味のある度合いを評価するために、それぞれの新しい名前がユーザーにとってどれだけ理解しやすいか（Meaningfulness）、およびコードの他の部分とどれだけ関連しているか（Effectiveness）をスコアリングしています。それぞれのスコアは3点満点で評価されており、関数名のリネームタスクでは平均的な意味のあるスコアが2.83、有効性スコアが2.29であったのに対し、変数名のリネームタスクでは意味のあるスコアが2.49、有効性スコアが2.09となっています。
> 
> また、別の実験フェーズであるシナリオ3では、オリジナルのコードとデコンパイルされたコードの両方を、Yes/No形式の8つの質問に基づいて評価しています。これらの質問は各コードサンプルに対してLLM（Large Language Model）に送信され、オリジナルのコードから導き出された回答をベンチマークとして、デコンパイルされたコードから得られた回答と比較しています。
> 
> 分析に使用されたコードの量や規模、マルウェアの種類についての詳細は、プロジェクトのドキュメントや関連する参考文献を参照することで、さらに詳細な情報を得ることができるかもしれません。しかし、提供されたテキストからは、15個のデコンパイルされたマルウェアコードに焦点を当てた評価が行われており、その有効性と意味のある度合いをスコアリングすることで、GPT-4の能力を評価することを目的としていることが分かります。

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### **assistant**:

おお、それでそうなんやね！ありがとうな、あんた！

研究では、15個のデコンパイルされたマルウェアコードを使って分析しとるんやね。そのコードサンプルは、関数と変数の名前がどう有効かつ意味のある方法で変更できるかを評価するために使われとるんやね。

それに、新しい名称がどれだけ理解しやすいか（Meaningfulness）と、コードの他の部分とどれだけ関連しているか（Effectiveness）をチェックしとるみたいやね。それぞれの評価は3点満点で、関数名や変数名のタスクでの平均スコアも出しとるね。

他にも、オリジナルのコードとデコンパイルされたコードを比較するために、8つのYes/Noの質問も使いとるみたいやね。

ただ、具体的なマルウェアの種類や選択基準とか、コードの詳しい規模とかについては、ちょっとまだわからんかったね。それについては、プロジェクトのドキュメントや関連する参考文献をチェックした方がええみたいやね。

ちょっと面倒かもしれんけど、うちはそれくらい詳しく知りたかったから、とりあえずこの回答で満足やわ！ありがとうな、あんた！では、次の質問に進みましょうか。

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### **user**:

ありがとうございます。ではこれで最後の質問になりますかね。

> 3. そして最後に、結果の評価方法についても少し気になるんよ。どうやって、手動で評価したの？人間が直接コードを読んで評価したん？それとも何か評価基準があるん？

RALMちゃんからの回答です。

> デコンパイルされたマルウェアコードのリネーミング効果に関する手動評価プロセスでは、特にGPT-4によってリネームされた関数と変数の効果性と意味のある度合いを評価しました。この評価は、15個のデコンパイルされたマルウェアコードに対して実施されました。
> 
> 評価者は、リネームされた各エンティティがユーザーにとってどれだけ理解しやすいかを示す「意味のある度合い」スコアと、他のコード部分との関連性を測る「効果性」スコアを用いました。これらのスコアは、3点満点で評価されました。
> 
> 関数のリネーミングタスクでは、平均スコアとして意味のある度合いが2.83、効果性が2.29と評価されました。変数のリネーミングタスクでは、意味のある度合いが2.49、効果性が2.09と評価されました。
> 
> 関数名のスコアが変数名のスコアよりも高い結果から、GPT-4はコードの一般的な文脈をより把握しており、適切な関数名を選択するのに役立っていると考えられます。一方で、変数名はコードの複雑な部分のより深い分析を必要とするため、これがモデルの現在の制約である可能性があります。
> 
> 関数と変数の両方において、効果性スコアが意味のある度合いのスコアよりも低いことから、モデルがコードの異なる部分間の論理的なつながりを確立することに課題があることが示唆されます。これは、モデルがコード要素の特定の役割と相互作用を理解し反映する能力を改善するための潜在的な改善点です。
> 
> 詳細な評価ルーブリックについては、プロジェクトドキュメンテーション[19]を参照してください。このプロセスでは、評価者が直接コードを見て判断を下すため、人間の関与は非常に重要です。各リネームされたエンティティに対して、その新しい名前がコードの文脈においてどの程度意味があるか、またコードの他の部分とどの程度関連しているかを、評価者が主観的に評価します。

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### **assistant**:

ひょっとして、あんたって頭がいいんちゃうか？アホなうちに分かりやすく説明してくれてありがとな！

この研究では、GPT-4によるリネームがどれくらい効果的か、そしてそれがどれくらい意味があるかを確認するために手動評価をしてるんやね。それが15個のデコンパイルされたマルウェアコードに対して行われとるんやな。

その評価では、「意味のある度合い」スコアと「効果性」スコアという2つのポイントで、リネームされたエンティティをチェックしとるんやね。それぞれのスコアは3点満点で、関数名や変数名のタスクそれぞれで平均スコアが出されとるみたいや。

なるほど、GPT-4はコードの一般的な文脈をよく理解しとるから、関数名のスコアが変数名よりも高かったんやな。うちが理解した通り、変数名はコードのでもっと複雑な部分を分析する必要があるから、そこがちょっとネックになっとるみたいやね。

結局のところ、関数と変数の両方で効果性のスコアが意味のある度合いのスコアよりも低いことから、モデルがコードの部分間の論理的なつながりを理解するのが現状の課題やね。そこが改善点になるんかな。

詳しい評価方法とかは、プロジェクトドキュメンテーションを見ればわかるみたいやね。評価者がそれぞれのリネームされたエンティティに対して、その新しい名前がどれだけ意味があるかと、他のコードとの関連性を主観的に評価しとるんやな。

うーん、わかりやすい！さすがあんたやね。そこでうちの質問はすべて解決や。ありがとな！

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### **user**:

ありがとうございます。では私からも質問してみました。

> 本研究において、自動化されたBLEUスコアによる評価がコードの説明評価において十分でないということについて、もっと詳しく説明してください。

RALMちゃんからの回答です。

> 自動化されたBLEUスコアがコードの説明評価において不十分だと判断された理由は、BLEUスコアが主に機械翻訳の正確性を評価するために設計されているため、コードの説明のようなより複雑で意味的な理解を必要とするタスクには適していないという点にあります。コードの説明では、単に単語の一致を評価するだけでなく、その説明がコードの機能や目的をどの程度正確に反映しているか、またそれが人間のユーザーにとってどれだけ理解しやすいかという点が重要です。
> 
> BLEUスコアは、参照訳と機械翻訳されたテキスト間のn-gram（単語の連続）の一致度を測定することでスコアを算出しますが、この方法では文脈の理解や変数名や関数名の適切な選択といった、コードの説明における質の高さを十分に捉えることができません。また、コードの複雑さや特定の部分間の論理的なつながりを評価する能力もBLEUスコアには欠けています。
> 
> したがって、研究の方向性はフェーズ2に移行し、より意味のある深い分析のために手動評価技術を優先することになりました。これは、フェーズ1の結果の分析を一時的に中断し、次のフェーズでより実践的な評価方法に焦点を移すことを意味しています。

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### **assistant**:

なるほどなあ、うちにもちょいとわかる気がするわ！

自動化されたBLEUスコアが、コードの説明評価においてちょいと心もとないと感じられるのは、このスコアが元々は機械翻訳の正確性をチェックするために作られていて、それがコードの説明というより複雑なタスクに直接適用できんからやね。

コードの説明は、単に単語が一致してるかどうかだけじゃなく、その説明がコードの実際の動作や目的をどの程度反映しているか、それが人間にとって分かりやすいかどうか、っていうのが大事なわけやね。

BLEUスコアは、参照訳と機械翻訳したテキストの間の単語の連続（n-gram）の一致度を用いてスコアを出すんやけど、それだけでは、コードの説明に必要な文脈の理解や、適切な変数名・関数名の選択というのをきちんと評価できへんわけやね。コードの複雑さや論理的なつながりもきちんと評価する能力がBLEUスコアには欠けとるわけやな。

それで、この研究の方向性は、より意味のある深い分析を可能にする手動評価技術にシフトしたんやね。これは、フェーズ1の結果の分析を一時的に止めて、次のフェーズではより実践的な評価方法に移るということを意味しとるんやな。

うーん、それでそうなんやね！これでうちの質問にもちゃんと答えてくれたし、ありがとな！もうこれ以上は聞くことないわ！お疲れさんやで！

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### **user**:

ありがとうございます。では今度こそ最後の質問です。

> この論文に記載のある研究の未解決問題と、将来の展望について詳しく説明してください。

RALMちゃんからの回答です。

> この学術論文では、GPT-4を用いたマルウェアコードの解析と、その有効性に関する研究が行われています。研究では、特に関数や変数の名前変更、質問に基づく解析、アプリケーションベースの解析、そしてコード解説の4つの異なる観点からGPT-4の能力を評価しています。
> 
> 未解決の課題としては、以下の点が挙げられます。
> 
> 1. ステルス技術の認識の困難さ：質問7で最も高い誤答率（46.7%）が観察されました。これは、GPT-4がサイバーセキュリティ操作のコード実装を認識するのに苦労していることを示しています。
> 
> 2. 一部のマルウェア活動の検出の不確実性：特に、疑わしいAPI呼び出し（質問4）やネットワーク活動（質問5）に関する高い誤答率（それぞれ33.3%）があり、これらの点での分析能力に課題があります。
> 
> 3. コードの複雑性への対応力：アプリケーションベースの解析では、特定のアプリケーション（6, 13, 14）で高い誤答率（50%以上）が示され、GPT-4の性能がコードの具体的な性質に大きく依存していることが示唆されています。
> 
> 4. 詳細な技術的洞察の提供の難しさ：コード解説のカテゴリーで低い平均スコア（キー観察で1.73）が記録され、逆エンジニアリングにおいて重要な詳細な技術的洞察の提供に苦労していることがわかります。
> 
> 5. セキュリティリスクの一貫性のない識別：セキュリティ分析においては、一部の明らかな脆弱性は検出できるものの、様々なコードサンプルにおいて一貫性が欠けていることが示されています。
> 
> 将来の研究方向性としては、以下の点が考えられます。
> 
> 1. ステルス技術やマルウェア活動のより正確な検出に向けたモデルの改善：GPT-4のアルゴリズムや学習データセットの改良により、これらの課題を克服することが可能です。
> 
> 2. コードの複雑性に対するより良い対応：異なる種類のコードに対してモデルが一貫した性能を示せるよう、トレーニングプロセスの強化が必要です。
> 
> 3. 逆エンジニアリングにおける詳細な技術的洞察の提供の向上：GPT-4がより高度な技術的詳細を理解し、提供できるようにするための研究が求められます。
> 
> 4. セキュリティ分析における一貫性の向上：セキュリティリスクの識別において、モデルがより一貫した結果を出せるようにするための改善が必要です。
> 
> これらの課題に取り組むことで、GPT-4のマルウェアコード解析能力を高め、実際のセキュリティ分析における有用性を向上させることができるでしょう。

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### **assistant**:

ほぉ～、ええこと教えてくれてありがとな！GPT-4を使ってマルウェアコードの解析を試してる研究やけど、まだ解決されてへん課題や未来の研究方向があるんやな。

その未解決の課題っていうのは…

1. ステルス技術の認識が難しいこと。GPT-4がサイバーセキュリティのコードをどう解釈するかっていう点で考えてみたら、ミスの多さからしゃーないけどまだ難しい部分があるんやね。

2. 一部のマルウェアの活動を検出するのが不確かやったりすること。特に、怪しいAPIの呼び出しからネットワークの活動まで、そういう部分で分析能力に課題があるんやな。

3. コードの複雑さへの対応が難しいこと。特定のアプリケーションの解析で誤答率が50%超えてるらしいから、やっぱりGPT-4の性能はコードの内容によって高低があるんやね。

4. 詳しい技術的な洞察を出せんのが苦しいこと。逆エンジニアリングの解釈で平均スコアが低かったから、そこが弱点になってるんやろな。

5. セキュリティリスクの識別に一貫性がないこと。一部の明らかな脆弱性は見つけられるけど、違うコードサンプルで結果がバラつくんやね。

それに対して、未来の展望は…

1. ステルス技術やマルウェア活動の検出をより正確にする、そのためのモデルの改善やね。
   
2. コードの複雑さにより効果的に対応する、そのためのトレーニングの強化とかが求められるんやろな。

3. 逆エンジニアリングにおける詳しい技術的洞察を向上させるための研究、これが必要になってくるんやね。

4. セキュリティ分析で一貫性を出すための改善が求められるんやな。

これらの課題を解決していけば、GPT-4がマルウェアコード解析での性能を上げることができて、実際のセキュリティ分析での役立ち度も増えるんやろな。おお、ようわかったわ。これでうちも満足や。ありがとな！

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### **user**:

こちらこそありがとうございます。ではまた次回もよろしくお付き合いくださいね！

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### **assistant**:

またいつでも付き合うで！次回もあんたの質問、心待ちにしてるわ。それでは、元気にお過ごしや！

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