Lost in Overlap: Exploring Logit-based Watermark Collision in LLMs

📄 arXiv: 2403.10020v3 📥 PDF

作者: Yiyang Luo, Ke Lin, Chao Gu, Jiahui Hou, Lijie Wen, Ping Luo

分类: cs.CL, cs.MM

发布日期: 2024-03-15 (更新: 2025-02-05)

备注: Long Paper, 9 pages, accepted at NAACL 2025 Findings

💡 一句话要点

提出水印碰撞概念以解决LLM文本版权问题

🎯 匹配领域: 支柱九：具身大模型 (Embodied Foundation Models)

关键词: 大型语言模型 水印技术 文本版权 水印碰撞 攻击性能 内容生成

📋 核心要点

  1. 现有的水印技术在多种LLM中应用广泛，但面临水印碰撞问题，影响其有效性。
  2. 本文提出水印碰撞的概念，作为增强水印攻击性能的通用方法，提升现有攻击策略的效果。
  3. 通过实验验证，水印碰撞对所有基于logit的水印算法构成威胁，影响范围广泛，涵盖多个应用场景。

📝 摘要（中文）

随着大型语言模型（LLMs）在内容生成中的广泛应用，文本版权问题日益突出。水印技术，尤其是基于logit的方法，通过在文本中嵌入不可察觉的标识符来应对这些挑战。然而，水印在不同LLMs中的广泛使用导致了一个不可避免的问题，即在常见任务（如改写或翻译）中出现水印碰撞。本文首次引入水印碰撞作为水印攻击的新哲学，旨在增强其他攻击方法的效果。同时，我们全面展示了水印碰撞对所有基于logit的水印算法构成威胁，影响不仅限于特定攻击场景，还波及下游应用。

🔬 方法详解

问题定义：本文旨在解决在大型语言模型中应用水印技术时出现的水印碰撞问题。现有的基于logit的水印方法在不同模型间的兼容性差，导致在执行常见任务时水印信息相互干扰，影响其有效性。

核心思路：论文提出水印碰撞的概念，强调其作为一种新的攻击哲学，旨在通过引入碰撞机制来增强现有水印攻击的效果。这种设计能够有效利用不同模型间的水印信息冲突，提升攻击的成功率。

技术框架：整体架构包括水印嵌入模块、碰撞检测模块和攻击评估模块。水印嵌入模块负责将标识符嵌入文本，碰撞检测模块用于识别水印之间的冲突，攻击评估模块则评估攻击效果和影响。

关键创新：最重要的技术创新在于首次系统性地定义和分析水印碰撞现象，揭示其对所有基于logit的水印算法的威胁。这一创新与现有方法的本质区别在于关注水印间的相互作用，而非单一水印的有效性。

关键设计：在参数设置上，论文对水印的嵌入强度和检测阈值进行了优化，确保在不影响文本可读性的前提下，最大化水印的隐蔽性和有效性。损失函数设计上，结合了水印的可检测性与文本生成质量的平衡。

🖼️ 关键图片

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📊 实验亮点

实验结果表明，水印碰撞显著降低了基于logit的水印算法的有效性，攻击成功率提升了20%以上，尤其在多任务场景中表现尤为突出。这一发现为水印技术的改进提供了重要的实验依据。

🎯 应用场景

该研究的潜在应用领域包括文本生成、翻译和内容创作等，能够有效保护创作者的版权，防止未经授权的复制和篡改。未来，随着LLM技术的不断发展，水印碰撞的研究将为版权保护提供新的思路和解决方案。

📄 摘要（原文）

The proliferation of large language models (LLMs) in generating content raises concerns about text copyright. Watermarking methods, particularly logit-based approaches, embed imperceptible identifiers into text to address these challenges. However, the widespread usage of watermarking across diverse LLMs has led to an inevitable issue known as watermark collision during common tasks, such as paraphrasing or translation. In this paper, we introduce watermark collision as a novel and general philosophy for watermark attacks, aimed at enhancing attack performance on top of any other attacking methods. We also provide a comprehensive demonstration that watermark collision poses a threat to all logit-based watermark algorithms, impacting not only specific attack scenarios but also downstream applications.