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基本信息
- 項目名稱：
- MD5高速密碼分析系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本系統(tǒng)是基于GPU通用并行計算技術(shù)和分布式計算技術(shù)，采用窮舉法對MD5密碼進行分析，用途十分廣泛的密碼分析工具。本軟件系統(tǒng)充分利用了GPU強大的并行計算能力，能夠聯(lián)合分布在Internet上的多臺機器同時對MD5密碼進行大規(guī)模的并行密碼學(xué)分析，從而有效地提高對MD5密碼分析的效率，大大節(jié)省寶貴的時間，是個人、企業(yè)以及政府部門進行密碼恢復(fù)的有效工具，更是司法部門和安全取證機構(gòu)進行快速取證的強大利器。
- 詳細介紹：
- 為了對加密的數(shù)據(jù)信息或計算機系統(tǒng)進行安全取證分析，取證調(diào)查人員往往需要進行密碼破解操作。MD5算法作為一種常見的密碼加密方式，在過去的取證調(diào)查工作中主要利用計算工作站對其進行密碼遍歷。這種計算工作站往往只是單純的利用CPU的串行計算模式來實現(xiàn)。CPU的主頻速度雖然在過去的二十年里得到了快速的增長，但是其運算能力并沒有飛躍性的提高，特別是在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的情況時，其運算能力還遠遠不能滿足實際需求。 隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPU技術(shù)的快速發(fā)展，分布式計算和GPU并行計算以其在解決大規(guī)模復(fù)雜運算問題過程中表現(xiàn)出的強大性能優(yōu)勢引得了人們的廣泛關(guān)注。特別是近幾年GPU技術(shù)的飛速發(fā)展，其運算能力已經(jīng)遠遠超過了CPU。為此，我們提出并實現(xiàn)了一個基于GPU的分布式并行MD5密碼分析系統(tǒng)。我們的系統(tǒng)能夠利用分布在Internet上的大量配置有GPU芯片的計算機同時對MD5散列值進行密碼學(xué)分析工作，從而快速遍歷分析出經(jīng)過MD5算法加密的密碼。在我們系統(tǒng)的運算客戶端，我們將主要的MD5密碼計算分析模塊寫入到CUDA內(nèi)核程序中，安排在GPU上進行并行執(zhí)行，從而使本系統(tǒng)對MD5密碼的分析效率得到顯著提高。最終的性能測試結(jié)果表明，我們的基于GPU的分布式并行MD5密碼分析系統(tǒng)能夠有效提高對MD5密碼的分析速度，與單純利用CPU計算能力實現(xiàn)的MD5密碼分析軟件相比在性能上有很大的優(yōu)勢。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- MD5算法是目前最常用的安全散列算法之一，它被廣泛地應(yīng)用于電子商務(wù)等信息安全領(lǐng)域，如何真正快速實現(xiàn)MD5密碼分析是密碼分析學(xué)中一個很熱門的研究課題。近年來，隨著GPU（Graphic Processing Unit）技術(shù)的不斷發(fā)展，其強大的并行運算能力除了運用于圖形處理以外，已被廣泛的應(yīng)用于通用計算領(lǐng)域。此外，CUDA（Compute Unified Device Architecture）是目前針對GPU通用計算應(yīng)用開發(fā)的編程環(huán)境之一，它為支持統(tǒng)一計算設(shè)備架構(gòu)技術(shù)的GPU帶來了無窮的高性能計算能力。另一方面，網(wǎng)絡(luò)分布式計算是近年來提出的一種新的計算方式，它研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分通過網(wǎng)絡(luò)通信分配給Internet上的許多計算機進行處理，最后把這些計算結(jié)果綜合起來得到最終的結(jié)果。隨著個人計算機的日益普及和運算能力的不斷提高，如何利用這種分布在Internet上的龐大個人計算機的運算資源進行分布式計算是當(dāng)今高性能計算領(lǐng)域的又一研究熱點。為此，在我們的參賽作品中，我們重點研究了GPU通用計算和分布式計算在密碼分析學(xué)中的應(yīng)用，并將二者相結(jié)合，提出了一種基于GPU的分布式并行MD5密碼分析系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。我們的系統(tǒng)能夠充分利用GPU的并行計算能力和分布式計算的優(yōu)點，對MD5散列值進行大規(guī)模并行密碼學(xué)分析，從而快速分析破解出經(jīng)過MD5算法加密的密碼。
科學(xué)性、先進性
- 對MD5單向散列密碼的直接分析方法是遍歷法或彩虹法，在我們的參賽作品中，我們采用了遍歷法對MD5密碼進行分析。 目前，國內(nèi)外大部分密碼分析破解系統(tǒng)大都是單純依賴于傳統(tǒng)CPU的運算能力來實現(xiàn)的，基于CPU的密碼遍歷是一個串行的循環(huán)計算過程因此它們所能達到的密碼分析破解速率十分有限，在實際的計算機安全取證過程中并不十分有效。在我們的系統(tǒng)中，對MD5密碼的分析運算采用了GPU并行計算來實現(xiàn)，能夠?qū)D5密碼進行大規(guī)模的并行遍歷分析，我們的實現(xiàn)方案在效率上有很大的優(yōu)勢。此外，我們的參賽作品采用了基于Internet的分布式計算方案，能夠利用分布在Internet上的任意主機同時進行MD5密碼分析工作。分布式計算是計算機領(lǐng)域中的一門高性能計算科學(xué)，它研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分然后把這些部分分配給許多計算機進行處理，最后把這些計算結(jié)果綜合起來得到最終的結(jié)果。因此，用戶不必投資于一臺功能強大的計算機，而是使用多臺功能一般，價格便宜的計算機完成相同的任務(wù)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 通過市公安局信息安全專家的技術(shù)鑒定。（證明見附加材料）
作品所處階段
- 系統(tǒng)試用階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 近年來，計算機越來越多地參與到人們的日常生活與工作之中，與計算機相關(guān)的違法犯罪案件也一直呈上升趨勢，大量計算機犯罪案件的安全取證工作都需要電子證據(jù)。 為了防止電子證據(jù)被銷毀，計算機犯罪案件的安全取證工作需要在犯罪份子不知情的情況下進行。在辦案人員的電子取證過程中，如果需要進行密碼破解將耗費相當(dāng)長的時間，這嚴(yán)重阻礙了違法案件的偵破工作。因此，快速密碼破解在偵查辦案中具有特別重要的意義。 目前，在市場上已有的一些密碼分析系統(tǒng)多為國外產(chǎn)品，且大部分密碼分析系統(tǒng)都單純依賴于傳統(tǒng)CPU的運算能力，它們所能達到的密碼破解速率十分有限，在實際的計算機安全取證過程中并不十分有效。 由于本作品的實現(xiàn)采用了分布式計算和GPU并行計算相結(jié)合的設(shè)計方案，能對MD5密碼進行大規(guī)模的并行密碼學(xué)分析，其破解速率遠遠快于普通的密碼破解產(chǎn)品。另外，本作品通過Internet分布式計算方法，充分利用Internet上無窮的計算資源，大大降低了系統(tǒng)的成本。因此，我們的系統(tǒng)在計算機安全與取證領(lǐng)域中具有很強的實際應(yīng)用價值。
同類課題研究水平概述
- 2004年我國著名密碼學(xué)專家王小云教授宣布成功破譯MD5的消息引起了國際密碼學(xué)界的廣泛關(guān)注。然而，到目前為止，王教授等學(xué)者提出的這個方案并未在實際中得到應(yīng)用。因此，如何真正快速實現(xiàn)MD5密碼分析仍然是密碼分析學(xué)中一個很熱門的研究課題。 目前為止，對MD5單向散列密碼的直接分析方法是遍歷法或彩虹法。遍歷法是將可能出現(xiàn)的密碼明文，經(jīng)過MD5算法運算后，把得到的散列值直接與需要破解的MD5散列值進行對比，從而判斷該明文是否是已知MD5散列值所對應(yīng)的密碼明文。當(dāng)各種可能的密碼明文能夠確定時，采用遍歷法的破解效率取決于計算機的運算性能。彩虹法是在遍歷法的基礎(chǔ)上，首先將得到的MD5散列值和原始的明文數(shù)據(jù)構(gòu)成一對一的映射表，接著，通過搜索和匹配的方式從映射表中找出待破解密碼所對應(yīng)的原始明文。當(dāng)明文數(shù)據(jù)的隨機性很強時，彩虹法要求高效的搜索引擎和海量的存儲設(shè)備來存儲映射表，因此其破解效率取決于搜索方式和計算機系統(tǒng)的存儲空間。 目前，國內(nèi)外大部分的MD5密碼分析破解系統(tǒng)單純依賴于傳統(tǒng)CPU的運算能力來實現(xiàn)的，基于CPU的密碼遍歷是一個串行的循環(huán)計算過程，因此其效率和計算速度都非常的低，它們所能達到的密碼分析破解速率十分有限，在實際的計算機安全取證過程中并不十分有效。
