[发明专利]基于CPU-GPU架构的彩虹链表的处理方法及系统

说明书

本公开涉及一种基于CPU‑GPU架构的彩虹链表的处理方法及系统，包括：多个GPU从CPU接收彩虹链表的各链首，各GPU根据收到的链首生成对应的链尾，各GPU将各链尾及其对应的链首组成彩虹链，各GPU将各彩虹链发送至CPU。本公开通过多个GPU根据从CPU接收彩虹链表的各链首生成对应的链尾，并将各链尾及其对应的链首组成彩虹链发送至CPU。充分利用了GPU的计算能力和CPU多进程的控制能力，在同样开支的条件下能够得到更强大的计算资源。

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于CPU-GPU架构的彩虹链表的处理方法及系统。

背景技术

网络安全非常重要。当前，网络已经成为人类生活不可或缺的重要组成部分。据统计，人均每天有超过4小时在上网，有超过95％的企业和部门通过网络发布和获取信息。密码技术作为一种重要的、行之有效的安全防护手段，发挥着不可替代的作用。密码的加密算法和强度，在很大程度上关乎信息系统的安全。

网络常用的身份认证类密码，是进行网络和信息系统防护的重要方法，其验证和存储通常采用散列(hash)运算或其他类似散列的单向加密技术。散列运算是通过某种散列函数将目标任意长度的字符串对应到固定位值中的一种算法。常用的散列函数有MD(Message Digest，消息提取)(如MD4、MD5等)系列、SHA(Secure Hash Algorithm，安全哈希算法)(如SHA-1、SHA-256、SHA-512等)系列、DES(Data Encryption Standard，数据加密标准)以及AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)等。

由于散列运算具有单向性，逆计算非常困难，所以散列函数的解算主要包括以下几种方法：

(1)穷尽搜索法，就是尝试明文或者密钥空间内可能的组合。但是如果明文空间很大，加密过程复杂，那么所需要的解算时间则会很长。如95字符集的10位空间穷尽(以常用的MD5散列为例)，即使使用当前运算速度最快的“太湖之光”来进行解算，也需要大约900小时才能完成。使用采用CPU(Central Processing Unit，中央处理器)-4GPU(GraphicsProcessing Unit，图形处理器)结构的通用服务器穷尽95字符8位的空间就需要超过7500小时才能完成，这显然是一个不能容忍的数字。

(2)预计算查表法，是预先将明文或密钥和对应计算好的散列值成对保存。破解时只需要查找跟目标散列相同的值，则对应的明文就是所求的结果。但该方法在很多情况下是不可行的，如MD5理论的明文空间为2^128，这显然是一个天文数字。

(3)字典攻击法，就是将一些常用的明文或者密钥存放于某个文件中，然后通过计算进行逐一比对破解。但其缺陷是字典一般只是全部空间的一小部分，可能会遗漏大量的结果。

(4)彩虹链表法，就是基于计算和预计算折衷的方法，也一种预计算查表方法。不同之处在于彩虹链表并不是将所有明文或者密钥空间以及散列值进行保存，而是只保存开始数据和结束数据(称之为链头和链尾)。当进行匹配时重新在该彩虹链表中进行计算，从而利用了计算机计算性能的同时节省了存储空间，很好地结合了穷举搜索法和预计算查表法各自的优势。采用彩虹链表法，在通用服务器上，可以在1000小时以内完成95字符8位空间的口令的解算(本公开中的技术指标均采用MD5散列函数的解算时间)。

虽然在通用服务器中采用方法(4)可以在1000小时内实现95字符8位口令的解算，具有一定的实用性，但采用该方法仍然将至少耗费用户42天左右的时间，无法满足用户的实际需求。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种基于CPU-GPU架构的彩虹链表的处理方法及系统。

根据本公开的第一方面，提出了一种基于CPU-GPU架构的彩虹链表的生成方法，包括：

多个GPU从CPU接收彩虹链表的各链首；