字节型散列函数的加速技术研究与实现

发布时间：2017-03-27 09:04

  本文关键词：字节型散列函数的加速技术研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在信息安全领域中,散列函数的高吞吐率计算具有重要的实际应用价值。本文在深入研究四种字节型散列函数原理的基础上,针对Intel的MIC加速部件体系结构的特点研究了这些字节型散列函数的优化实现方法,有效提升了它们的计算吞吐率。本文首先从Intel的MIC体系结构和字节型散列函数等两个方面介绍了相关知识。MIC(Many Integrated Core)加速部件是Intel公司在2012年推出的新型计算部件,其中包含了60个左右可以支持x86指令系统的微处理器核,每个核中包含有一个512位的向量处理单元VPU,可以支持多种并行编程模型。另外一方面,论文详细分析了RC4、Domino、UNIX_DES、Oracle7_10等四种常见的字节型散列算法,指出了这些算法与MD5等32位计算密集型散列算法的两个不同之处:1)基本计算主要基于8位的字节操作;2)散列函数中包含大量查表操作,计算访存比较低。在此基础上,本文提出使用线程级和数据级等两级并行性方法来提升字节型散列函数计算的吞吐率。在开发线程级并行性方面,使用Open MP方法;在数据级并行性方面,使用VPU的内嵌原语。针对字节型操作的特殊性,论文通过一个算法的实例比较了VPU上三种不同的存储格式,并选择了最优的存储方式。同时,文中还使用gather存储器访问内嵌原语优化了查表操作,设计了存储格式相互转化的方法,以及针对UNIX_DES算法的表存储优化策略。论文的最后一部分测试四种算法的正确性和性能。测试结果表明,在MIC加速部件上性能可以超过经典的CPU实现方法(John the Ripper)50倍左右,达到了预期的目标。
【关键词】：并行计算 MIC 散列函数
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332;TP38
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及目的10-11
• 1.2 研究现状11-16
• 1.2.1 已有破解软件平台11
• 1.2.2 高性能计算的发展现状11-14
• 1.2.3 现有系统的总体结构14-16
• 1.3 论文的主要内容16
• 1.4 论文组织结构16-18
• 第二章MIC加速部件18-26
• 2.1 MIC体系结构介绍18-20
• 2.2 MIC加速部件上的并行程序设计方法20-25
• 2.2.1 OpenMP简介20-22
• 2.2.2 MIC编程应用模式22-23
• 2.2.3 MIC内嵌原语23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 四种字节型散列算法原理分析26-56
• 3.1 RC4 算法26-27
• 3.2 Domino算法27-33
• 3.2.1 Dmonio中主要函数的说明29-33
• 3.3 UNIX_DES算法33-46
• 3.3.1 UNIX_DES中主要函数的说明36-46
• 3.4 Oracle7_10 算法46-55
• 3.4.1 Oracle7_10 中主要函数的说明48-55
• 3.5 总结与分析55-56
• 第四章MIC加速部件上字节型散列算法的设计与实现56-77
• 4.1 MIC加速部件上的并行化方法56-60
• 4.1.1 基于OpenMP和VPU的并行化方法56-58
• 4.1.2 4 种算法的实现流程58-60
• 4.2 三种不同数据组织方式的比较60-69
• 4.2.1 16*1 的存储格式实现方案62-63
• 4.2.2 16*4 的存储格式实现方案63-66
• 4.2.3 64*1 的存储格式实现方案66-69
• 4.3 针对特定算法的优化实现69-76
• 4.3.1 查表操作的VPU实现69-71
• 4.3.2 16*4 与 16*1 存储格式的相互转换71-73
• 4.3.3 UNIX_DES的优化方法73-76
• 4.4 总结76-77
• 第五章 测试77-83
• 5.1 测试方法77-78
• 5.2 测试结果78-83
• 5.2.1 测试硬件平台78-79
• 5.2.2 测试案例的生成79
• 5.2.3 正确性测试结果79-81
• 5.2.4 性能测试结果81
• 5.2.5 与John the Ripper的性能比较81-83
• 第六章 总结与展望83-84
• 参考文献84-86
• 附录 内嵌原语指令功能介绍86-89
• 致谢89-90
• 附件90

【共引文献】

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