Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Производительность древовидных криптографических хэш-функций, основанных на клеточных автоматах, при их реализации на графических процессорах

# 10, октябрь 2016
DOI: 10.7463/1016.0847891
Файл статьи: SE-BMSTU...o142.pdf (1520.03Кб)
автор: доцент, к.т.н. Ключарёв П. Г.1,*

УДК 004.056.55

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Разработанные автором методы синтеза высокопроизводительных криптографических хэш-функций, основанные на использовании обобщенных клеточных автоматов, дают возможность производить построение хэш-функций, показывающих высокую производительность аппаратной реализации. Реализация же таких хэш-функций на обычных микропроцессорах не демонстрирует высокой производительности. Этот факт не является недостатком, а показывает сферу применимости таких хэш-функций.
Эта статья продолжает серию статей, посвященных криптографическим алгоритмам, основанным на клеточных автоматах, методам их построения и реализации. Целью данной статьи является исследование возможности реализации рассматриваемых хэш-функций на графических процессорах и тестирование производительности такой реализации. В данной статье показывается, что программная реализация рассматриваемых хэш-функций на графических процессорах показывает достаточно высокий уровень производительности, что существенно расширяет сферу применения данных хэш-функций, поскольку современные компьютеры, смартфоны и планшеты как правило снабжены графическим процессором.
Хэш-функции были реализованы на графических процессорах с использованием такого универсального API как OpenCL. Программа была написана на C++ и позволяла пользователю устанавливать различные параметры, в том числе граф клеточного автомата, локальную функцию связи, константы и т.д.
Как известно, обобщенный клеточный автомат состоит из набора ячеек, над которыми производятся однотипные вычисления. Это дает возможность эффективной реализации на графических процессорах, так как процесс таких вычислений легко распараллеливается. Для каждого обобщенного клеточного автомата, входящего в схему вычисления хэш-функции использовалась отдельная рабочая группа графического процессора. Поразрядное сложение по модулю 2 выходов обобщенных клеточных автоматов также осуществлялось с помощью графического процессора.
Использовались обобщенные клеточные автоматы с графами Любоцкого-Филипса-Сарнака, размера 242 (диаметра 6) и размер блока 160.
При проведении тестирования использовалось видеоадаптеры, основанные на следующих графических процессорах: NVIDIA GTX 650; NVIDIA GTX 770; AMD R9 280X.  Тестирование производилось для различного числа шагов клеточных автоматов.
В зависимости от конкретного графического процессора и числа шагов, получена производительность от 700 до 3500 Мбит/с.
Таким образом была продемонстрировано, что предложенное автором в работе семейство древовидных хэш-функций, основанных на обобщенных клеточных автоматах, допускает достаточно эффективную реализацию на графических процессорах.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект №16-07-00542.

Список литературы
1. Быков А.Ю. Алгоритмы распределения ресурсов для защиты информации между объектами информационной системы на основе игровой модели и принципа равной защищенности объектов // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2015. № 9.
2. Быков А.Ю., Артамонова А.Ю. Модификация метода вектора спада для оптимизационно-имитационного подхода к задачам проектирования систем защиты информации // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2015. № 1.
3. Быков А.Ю., Панфилов Ф.А., Ховрина А.В. Алгоритм выбора классов защищенности для объектов распределенной информационной системы и размещения данных по объектам на основе приведения оптимизационной задачи к задаче теории игр с непротивоположными интересами // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2016. Т. 1.
4. Ключарев П.Г. Криптографические хэш-функции, основанные на обобщённых клеточных автоматах // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2013. № 1.
5. Ключарев П.Г. О вычислительной сложности некоторых задач на обобщенных клеточных автоматах // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2012. № 1.
6. Ключарев П.Г. О периоде обобщённых клеточных автоматов // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2012. № 2.
7. Ключарев П.Г. Обеспечение криптографических свойств обобщённых клеточных автоматов // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2012. № 3.
8. Ключарев П.Г. Построение псевдослучайных функций на основе обобщённых клеточных автоматов // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2012. № 10.
9. Ключарев П.Г. Производительность и эффективность аппаратной реализации поточных шифров, основанных на обобщенных клеточных атоматах // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2013. № 10. — C. 299-314.
10. Ключарёв П.Г. Реализация криптографических хэш-функций, основанных на обобщенных клеточных автоматах, на базе ПЛИС: производительность и эффективность // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. 2014. № 1.
11. Лебедев А.Н. Способ рассылки защищенных данных с регулированием доступа к отдельным их разделам // Вопросы кибербезопасности. 2015. № 5. — C. 70-72.
12. Лебедев А.Н. Электронная подпись: новый этап // Вестник Московского городского педагогического университета: серия Экономика. 2013. № 1. — C. 43-51.
13. Eberly D.H. GPGPU Programming for Games and Science. Taylor & Francis, 2014.
14. Gaster B., Howes L., Kaeli D.R., Mistry P., Schaa D. Heterogeneous Computing with OpenCL: Revised OpenCL 1.2 Edition. Elsevier Science, 2012.
15. Kaeli D.R., Mistry P., Schaa D., Zhang D.P. Heterogeneous Computing with OpenCL 2.0. Elsevier Science, 2015.
16. Kowalik J., Puźniakowski T. Using OpenCL: Programming Massively Parallel Computers. IOS Press, 2012.
17. Scarpino M. OpenCL in Action: How to Accelerate Graphics and Computation. Manning, 2012.



Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)