カスタムハードウェア攻撃

EFFの「ディープクラック」マシンには1,856個のカスタムチップが搭載されており、わずか数日でDESキーをブルートフォース攻撃できる。写真は32個のカスタム攻撃チップを搭載した回路基板を示している。

暗号化では、カスタム ハードウェア攻撃は、特別に設計された特定用途向け集積回路(ASIC)を使用して、暗号化されたメッセージを解読します。

暗号ブルートフォース攻撃を仕掛けるには、多数の類似した計算が必要となる。典型的には、1つの鍵を試し、復号化の結果が意味のある答えを与えるかどうかを確認し、意味のある答えを与えなければ次の鍵を試す。コンピュータはこれらの計算を毎秒数百万回の速度で実行でき、数千台のコンピュータを分散コンピューティングネットワークで一緒に利用することができる。しかし、平均して必要な計算回数は鍵のサイズとともに指数関数的に増加し、多くの問題に対して標準的なコンピュータでは速度が十分ではない。一方、多くの暗号アルゴリズムは、ハードウェア、すなわちゲートとも呼ばれる論理回路のネットワークでの高速実装に適している。集積回路(IC) はこれらのゲートで構成され、汎用コンピュータよりも数百倍高速に暗号アルゴリズムを実行できることが多い。[ 1 ]

各ICは多数のゲート（2005年には数億ゲート）を収容できます。したがって、同じ復号回路（セル）を1つのIC上に何千回も複製できます。これらのICの通信要件は非常にシンプルです。各ICには、鍵空間の開始点と、場合によっては比較テスト値（既知平文攻撃を参照）が最初にロードされます。出力は、ICが解を見つけたことを示す信号と、成功した鍵で構成されます。

ICは大量生産に適しているため、単一の問題に数千、あるいは数百万個のICを適用することができます。IC自体はプリント基板に実装できます。チップの通信要件は同じであるため、標準的な基板設計を様々な問題に適用できます。ウェーハスケールインテグレーションも選択肢の一つです。この手法の主な制約は、チップ設計、 IC製造、床面積、電力、放熱にかかるコストです。[ 2 ]

歴史

最も初期のカスタムハードウェア攻撃は、第二次世界大戦でエニグマ暗号の鍵を解読するために使用されたボンベだったかもしれません。1998年、電子フロンティア財団（EFF）は、データ暗号化標準（DES）暗号に対してカスタムハードウェア攻撃を仕掛けました。彼らの「ディープクラック」マシンは、構築に25万ドルかかり、 56時間の作業でDESチャレンジII-2テストメッセージを解読しました。他に確認されたDESクラッカーは、 2006年に構築されたCOPACOBANAマシン（コスト最適化並列コードブレーカー）のみです。ディープクラックとは異なり、COPACOBANAは市販のFPGA（再構成可能な論理ゲート）で構成されています。COPACOBANAの構築コストは約1万ドル[ 3 ]で、平均6.4日以内にDES鍵を解読します。EFFマシンと比較して約25分の1のコスト削減は、デジタルハードウェアの継続的な改善の印象的な例です8年間のインフレ調整により、約30倍というさらに高い改善が得られます。 2007年以来、COPACOBANAの2つのプロジェクトパートナーから分離した企業であるSciEngines GmbHは、COPACOBANAの後継機を強化・開発してきました。 2008年には、同社のCOPACOBANA RIVYERAが、128台のSpartan-3 5000を使用して、DESの解読時間を1日未満という現在の記録まで短縮しました。 [ 4 ]米国国家安全保障局などの大規模な政府系暗号解読組織は、カスタムハードウェア攻撃を広範に使用していると一般に考えられています[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11] [ 12 ]。

参照

参考文献

  1. ^ Jindal, Poonam; Abou Houran, Mohamad; Goyal, Deepam; Choudhary, Anurag (2023-06-01). 「フォトニック結晶ベースの論理ゲートの設計に使用されるさまざまな手法のレビュー」 . Optik . 280 170794. doi : 10.1016/j.ijleo.2023.170794 . ISSN  0030-4026 . S2CID  257725561 .
  2. ^ Navaraj, William Taube; Gupta, Shoubhik; Lorenzelli, Leandro; Dahiya, Ravinder (2018年4月). 「高性能曲げシステムのためのフレキシブル基板上への超薄型シリコンチップのウエハースケール転写」 . Advanced Electronic Materials . 4 (4) 1700277. doi : 10.1002/aelm.201700277 . S2CID 85547788 . 
  3. ^ Gerd Pfeiffer、Christof Paar、Jan Pelzl、Sandeep Kumar、Andy Rupp、Manfred Schimmler。8,980ユーロでDESを破る方法（PDF） 。SHARCS 2006。2022年5月27日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
  4. ^ GmbH, SciEngines. 「DESを1日未満で破る」 www.sciengines.com 。 2011年7月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年10月20日閲覧。
  5. ^ 「大規模な事前計算によるDiffie-Hellman暗号の破り（再び）」 Schneier on Security . 2015年10月16日. 2025年10月20日閲覧。
  6. ^ベルグザカー、トーレ;クルントヴェイト、ハラルド S.グリーンウォルド、グレン。ハルトグリーン、グンナー (2014-04-26)。「NIS、スーパーコンピュータを買収」 . Dagbladet (ノルウェー語ブークモール) 。2025-10-20に取得。
  7. ^ Biddle, Sam (2017年5月11日). 「NYU、軍事暗号解読コンピュータープロジェクトを誤ってインターネット全体に公開」 The Intercept . 2025年10月20日閲覧。
  8. ^ Greenwald, Glenn (2013-07-31). 「XKeyscore: NSAツールは『ユーザーがインターネット上で行うほぼすべてのこと』を収集する」「 .ガーディアン. ISSN  0261-3077 . 2025年10月20日閲覧。
  9. ^ Dockrill, Peter (2017年5月12日). 「NYU、極秘の暗号解読スーパーコンピューターをインターネット全体に漏洩」 . ScienceAlert . 2025年10月20日閲覧。
  10. ^ Moltke, Ryan Gallagher, Henrik (2016年11月16日). 「ニューヨークにあるNSAのスパイ拠点、ありふれた光景に隠されている」 The Intercept . 2025年10月20日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  11. ^ Frizell, Sam. 「Yahoo!はNSAによるメール閲覧を困難にしている」TIME誌。2025年6月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年10月20日閲覧。
  12. ^ Farber, Dan (2013年10月30日). 「NSAはスマイリーフェイス問題を抱えている」 . CNET . 2025年10月20日閲覧。
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