ResNet18安全测试：隔离环境放心跑，不影响主机

1. 为什么需要隔离测试环境？

作为安全研究员，当你测试ResNet18模型的对抗样本时，可能会遇到这些问题：

担心测试代码影响本地开发环境
害怕实验过程中误删重要文件
需要频繁切换不同版本的依赖库
测试完成后难以彻底清理环境

想象一下，这就像在厨房做实验——你不会想在自家厨房里测试未知的化学试剂，而是需要一个专门的实验室，既能做实验又不会弄脏家里。隔离的测试环境就是这个"实验室"，让你可以放心大胆地进行各种测试。

2. 快速创建隔离测试环境

2.1 环境准备

首先，你需要一个支持GPU的云平台。CSDN算力平台提供了预置的PyTorch镜像，已经包含了ResNet18所需的所有依赖：

# 检查GPU是否可用 nvidia-smi

2.2 一键启动隔离环境

在CSDN算力平台上，选择"PyTorch"基础镜像，配置如下参数：

镜像类型：PyTorch 1.12 + CUDA 11.6
资源规格：GPU实例（如T4或V100）
存储空间：建议至少20GB

点击"创建实例"，等待约1-2分钟，一个全新的隔离环境就准备好了。

2.3 验证环境隔离性

import torch print(torch.__version__) # 应该显示1.12.0 print(torch.cuda.is_available()) # 应该返回True

这个环境完全独立于你的本地机器，所有操作都不会影响主机。

3. 加载ResNet18并进行安全测试

3.1 加载预训练模型

在隔离环境中，可以安全地加载ResNet18模型：

import torch import torchvision.models as models # 加载预训练ResNet18 model = models.resnet18(pretrained=True) model.eval() # 设置为评估模式 # 将模型转移到GPU device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") model = model.to(device)

3.2 创建对抗样本测试函数

下面是一个简单的FGSM（快速梯度符号法）对抗样本生成示例：

import torch.nn.functional as F def generate_adversarial_example(image, epsilon=0.05): image.requires_grad = True # 前向传播 output = model(image) init_pred = output.argmax(dim=1) # 计算损失 loss = F.nll_loss(output, init_pred) # 反向传播 model.zero_grad() loss.backward() # 生成对抗样本 perturbed_image = image + epsilon * image.grad.sign() perturbed_image = torch.clamp(perturbed_image, 0, 1) return perturbed_image

3.3 运行安全测试

from torchvision import transforms from PIL import Image # 图像预处理 preprocess = transforms.Compose([ transforms.Resize(256), transforms.CenterCrop(224), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.485, 0.456, 0.406], std=[0.229, 0.224, 0.225]), ]) # 加载测试图像 img = Image.open("test_image.jpg") img_tensor = preprocess(img).unsqueeze(0).to(device) # 生成对抗样本 adv_img = generate_adversarial_example(img_tensor) # 测试原始图像和对抗样本 with torch.no_grad(): original_pred = model(img_tensor).argmax().item() adv_pred = model(adv_img).argmax().item() print(f"原始预测: {original_pred}, 对抗预测: {adv_pred}")

4. 安全测试的最佳实践

4.1 参数调优建议

epsilon值：控制对抗扰动的大小，建议从0.01开始逐步增加
测试批次：使用批量测试提高效率，但注意GPU内存限制
随机种子：固定随机种子确保实验可复现

torch.manual_seed(42) # 固定随机种子

4.2 常见问题解决

CUDA内存不足：
减小批量大小
使用torch.cuda.empty_cache()清理缓存
模型加载失败：
检查PyTorch版本是否匹配
确保有互联网连接下载预训练权重
对抗样本效果不明显：
尝试增大epsilon值
测试不同的攻击方法（如PGD、CW等）

4.3 环境清理技巧

测试完成后，你可以：

保存重要结果：python torch.save({ 'original_image': img_tensor, 'adversarial_image': adv_img, 'predictions': (original_pred, adv_pred) }, 'results.pth')
销毁环境：
在CSDN算力平台直接删除实例
所有临时文件会自动清除，不会留下任何痕迹