Кіріспе
Криптографиядағы ұғым Криптографияда арнайы аппараттық шабуыл шифрланған хабарламаларды түсіндіру үшін қанағаттандырылған қолданбаға арналған интегралды схемаларды (ASIC) пайдаланады. Криптографиялық күшпен шабуыл жасау үшін көптеген ұқсас есептеулер қажет: әдетте бір кілтті сынап, нәтижесіндегі шифрлаудың мағыналы жауап беретінін тексеру және егер жауап болмаса, келесі кілтті сынау. Компьютерлер бұл есептеулерді секундына миллиондаған рет орындай алады, ал мыңдаған компьютерлерді таратылған есептеу желісінде біріктіруге болады. Бірақ орташа есеппен қажетті есептеулер саны кілттің мөлшеріне қарай экспоненциалды түрде өседі, ал көптеген мәселелер үшін стандартты компьютерлер жеткілікті жылдамдықпен жұмыс істемейді. Екінші жағынан, көптеген криптографиялық алгоритмдер аппараттық құралдарда, яғни логикалық тізбектер желісінде, сондай-ақ қақпалар деп аталатын құрылымдарда жылдам орындалуға ыңғайлы. Интегралды схемалар (IC) осы қақпалардан құралады және көбінесе криптографиялық алгоритмдерді жалпы мақсаттағы компьютерден жүздеген есе жылдам орындай алады. Әрбір IC-де қақпалардың саны көп болуы мүмкін (2005 жылы жүздеген миллион). Осылайша, бір шифрлау тізбегі немесе жасушасы бір IC-де мыңдаған рет көшірілуі мүмкін. Бұл IC-лер үшін байланыс талаптары өте қарапайым. Әрқайсысы бастапқыда кілт кеңістігіндегі бастапқы нүктемен және кейбір жағдайларда салыстыру сынақ мәнімен жүктелуі керек (белгілі ашық мәтіндік шабуылды қараңыз). Шығыс IC-нің жауап тапқаны туралы сигналдан және сәтті кілттен тұрады. IC-лер жаппай өндіріске жарамды болғандықтан, мыңдаған немесе тіпті миллиондаған IC-лерді бір мәселеге қолдануға болады. IC-лердің өзі баспалы схемалық тақталарға орнатылуы мүмкін. Стандартты тақта дизайны әртүрлі мәселелер үшін қолданылуы мүмкін, өйткені чиптерге қойылатын байланыс талаптары бірдей. Вафлилік масштабта интеграциялау да мүмкіндік. Бұл әдістің негізгі шектеулері – чип дизайнының, IC өндірісінің, алаң кеңістігінің, электр қуатының және жылуды таратудың құны.
In cryptography, a custom hardware attack uses specifically designed application specific integrated circuits (ASIC) to decipher encrypted messages. Mounting a cryptographic brute force attack requires a large number of similar computations: typically trying one key, checking if the resulting decryption gives a meaningful answer, and then trying the next key if it does not. Computers can perform these calculations at a rate of millions per second, and thousands of computers can be harnessed together in a distributed computing network. But the number of computations required on average grows exponentially with the size of the key, and for many problems standard computers are not fast enough. On the other hand, many cryptographic algorithms lend themselves to fast implementation in hardware, i. e. networks of logic circuits, also known as gates. Integrated circuits (ICs) are constructed of these gates and often can execute cryptographic algorithms hundreds of times faster than a general purpose computer. Each IC can contain large numbers of gates (hundreds of millions in 2005). Thus, the same decryption circuit, or cell, can be replicated thousands of times on one IC. The communications requirements for these ICs are very simple. Each must be initially loaded with a starting point in the key space and, in some situations, with a comparison test value (see known plaintext attack). Output consists of a signal that the IC has found an answer and the successful key. Since ICs lend themselves to mass production, thousands or even millions of ICs can be applied to a single problem. The ICs themselves can be mounted in printed circuit boards. A standard board design can be used for different problems since the communication requirements for the chips are the same. Wafer scale integration is another possibility. The primary limitations on this method are the cost of chip design, IC fabrication, floor space, electric power and thermal dissipation.
Тарих
Ең алғашқы арнайы аппараттық шабуылдың бірі – Екінші дүниежүзілік соғыста Энигма машинасының кілттерін қалпына келтіру үшін қолданылған «Бомба» болған болуы мүмкін. 1998 жылы Электрондық шекаралық қоры (Electronic Frontier Foundation) деректерді шифрлау стандартына (Data Encryption Standard) қарсы арнайы аппараттық шабуыл жасады. Олардың «Deep Crack» машинасының құны 250 000 АҚШ долларына жетті және 56 сағат жұмыс істегеннен кейін DES Challenge II 2 сынақ хабарламасын бұзды. 2006 жылы салынған COPACOBANA машинасы (Cost Optimized PArallel COde Breaker) – расталған жалғыз басқа DES крекері болды. «Deep Crack»-тен айырмашылығы, COPACOBANA коммерциялық түрде қол жетімді FPGA-дан (қайта конфигурацияланатын логикалық қақпалардан) тұрады. COPACOBANA құрастыруға шамамен 10 000 доллар қажет, ал DES кілтін орташа есеппен 6,4 күннен кем уақытта қалпына келтіруге болады. ЭФФ машинасына қарағанда шығынның шамамен 25 есеге төмендеуі – цифрлық аппараттық құралдардың үздіксіз жетілдіріліп келе жатқандығының керемет мысалы. 8 жылдық инфляцияны ескергенде, жақсарту шамамен 30 есеге жетеді. 2007 жылдан бері SciEngines GmbH, COPACOBANA жобасының екі серіктесінен бөлініп шыққан компания, COPACOBANA-ның ізбасарларын жетілдіріп, дамытуда. 2008 жылы олардың COPACOBANA RIVYERA машинасы 128 Spartan 3 5000 чипін пайдаланып DES-ті бұзу уақытын бір күннен аз уақытқа дейін қысқартты. Әдетте, АҚШ Ұлттық қауіпсіздік агенттігі сияқты ірі мемлекеттік ұйымдар арнайы аппараттық шабуылдарды кеңінен қолданады деп есептеледі, бірақ 2005 жылға дейін ешқандай мысал жарияланған жоқ немесе ағып шыққан жоқ.