Over the last decade, researchers have extensively explored the vulnerabilities of Android malware detectors to adversarial examples through the development of evasion attacks; however, the practicality of these attacks in real-world scenarios remains arguable. The majority of studies have assumed attackers know the details of the target classifiers used for malware detection, while in reality, malicious actors have limited access to the target classifiers. This paper introduces EvadeDroid, a practical decision-based adversarial attack designed to effectively evade black-box Android malware detectors in real-world scenarios. In addition to generating real-world adversarial malware, the proposed evasion attack can also preserve the functionality of the original malware applications (apps). EvadeDroid constructs a collection of functionality-preserving transformations derived from benign donors that share opcode-level similarity with malware apps by leveraging an n-gram-based approach. These transformations are then used to morph malware instances into benign ones via an iterative and incremental manipulation strategy. The proposed manipulation technique is a novel, query-efficient optimization algorithm that can find and inject optimal sequences of transformations into malware apps. Our empirical evaluation demonstrates the efficacy of EvadeDroid under soft- and hard-label attacks. Furthermore, EvadeDroid exhibits the capability to generate real-world adversarial examples that can effectively evade a wide range of black-box ML-based malware detectors with minimal query requirements. Finally, we show that the proposed problem-space adversarial attack is able to preserve its stealthiness against five popular commercial antiviruses, thus demonstrating its feasibility in the real world.


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在科学,计算和工程学中,黑盒是一种设备,系统或对象,可以根据其输入和输出(或传输特性)对其进行查看,而无需对其内部工作有任何了解。 它的实现是“不透明的”(黑色)。 几乎任何事物都可以被称为黑盒:晶体管,引擎,算法,人脑,机构或政府。为了使用典型的“黑匣子方法”来分析建模为开放系统的事物,仅考虑刺激/响应的行为,以推断(未知)盒子。 该黑匣子系统的通常表示形式是在该方框中居中的数据流程图。黑盒的对立面是一个内部组件或逻辑可用于检查的系统,通常将其称为白盒(有时也称为“透明盒”或“玻璃盒”)。
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