Đang tải... (xem toàn văn)
Contents I. Tổng quan về tính toán song song 2 1. Giới thiệu 2 2.Mục đích của tính toán song song 2 3. Mô hình máy song song 2 4. Lập trình song song 2 4.1. Mô hình lập trình song song 2_Toc374835291 4.2.Thiết kế các chương trình song song 2 II. Ứng dụng tính toán song song trong an toàn thông tin 2 I. Tổng quan về tính toán song song 1.Giới thiệu Ngày nay, khi khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, có rất nhiều bài toán đặt ra với khối lượng tính toán lớn và cần phải được giải quyết để sao cho hiệu suất tính toán là cao nhất. Ví dụ như các bài toán xử lý ảnh 3D, dự báo thời tiết, tính toán thời gian thực,… Để giải quyết vấn đề này, có một số phương pháp được đưa ra: Phương pháp 1: Có thể cải tiến công nghệ nhằm làm tăng tốc độ xử lý của máy tính. Tuy nhiên, để thực hiện phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian, công sức và tiền của, nhưng tốc độ cũng chỉ đạt được đến một giới hạn nào đó. Phương pháp 2: Chia bài toán ra thành những công việc nhỏ để có thể thực hiện song song trên nhiều bộ xử lý. Phương pháp 3: Có thể kết hợp phương pháp 1 và 2. Áp dụng phương pháp 2 để giải quyết các bài toán lớn đã cho ra đời công nghệ tính toán song song.Xử lý song song là quá trình xử lý gồm nhiều tiến trình được kích hoạt đồng thời và cùng tham gia giải quyết một bài toán. Nói chung xử lý song song đượcthực hiện trên những hệ thống đa bộ xử lý. Các tài nguyên tính toán có thể bao gồm một máy tính với nhiều bộ vi xử lý hoặc một tập các máy tính kết nối mạng hay là một sự kết hợp của hai dạng trên. Phân biệt xử lý song song với tuần tự: Trong tính toán tuần tự với một bộ xử lý thì tại mỗi thời điểm chỉ thực hiện được một phép toán.
1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Đề tài: TÍNH TOÁN SONG SONG VÀ ỨNG DỤNG TRONG AN TOÀN THÔNG TIN PGS.TS. Trịnh Nhật Tiến Nguyễn Thùy Linh Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Contents 2 I. Tổng quan về tính toán song song 1.Giới thiệu ! "##$!%#&'()*+, -/"0+12'3$*45 +!6#789:$*86;)<49<=' >4,?!$$'?'1: $*8!$1@:A*3$*BC8D<EF"3*$>":$* !"G ,<=' >6142 "0-H?7)I)*)494!+! J KLI)*)M0,<>NO-8-P74HBC8DQ! -* :@' R"4,)I)*) 4ST2'!"N?U 62Q!"74HVW4.494>-H.$40@ J KLI)*)X!3$*+!YN6T4,0, ?$?$+R2'3HBC8D@ K LI)*)E0,#>9))I)*)M6X@ Z)A)I)*)X4,<=' >*3$*84[$+!4N :$*?$?$@\C8D?$?$8='*+]BC8D^-2'>+]49#: $.4^6_!-!<=' >-H3$*@0'BC8D?$?$ 49+RY74!3HBC8D@ *' R:$*0,3!$^--H-* :62'3H6BC8D $5-H()*-* :#>7 ! 8-H?#>9)Q!!.+R@ Phân biệt xử lý song song với tuần tự: K +$:$*';6-H3HBC8D].-`4,-W 49-H)a)$*@ 3 ]@b%!:$*'; K +$:$*?$?$]2'3HBC8D_#>9)6!'4,< =' >_-H3$*$R<-49!BC8D6]-`4,- 0,4^2')a)$*@ ]@b%!:$*?$?$ 142BC8D?$?$8R='!+>)4>#>+c-* :");-2- 7d42'e"'($*6NY8()+]"6@6@ Hệ thống tính toán song song: 8-H()*3HBC8Dd8_-H 8$.e#>76!'f$-H#>+c$404,0,9)*6!'+$$. 4H6+!$4gY8'@ 4 c!h(1 8độ phức tạp của xử lý song song sẽ lớn hơn BC8D'; +12'"6()+'Q >'i)I+!$4gY8'64^3H*> +]@ ! :$*?$?$0XN: U18?CA*?R'-* :6+12'3HBC8D49:9)3R +$49>#>4^3H<62);U6);-2-@*N49*) A+$*?R'-* :8*NR>8-$*Q! 7?R'-* :P+1!$@]>*?R'-* :49?CA +$*8j6-6142:$*)U.)". <-6 R';'! -N)TQ!*4HI-* 3! "='7)S"6V+A@@@ *U!8#>7*-* :8.6!'6_3$*@ 7*-* :#>7 :87:$*?$?$)kA-@ 7 0'4,-8*+lI+12'?$6?R'-* :0_?U d$?CA*>3mNe6:8$.Q!7d?7c"?7 3HBC8D"3H">3m @@@42'-!:'n3>!$e@o)*+, -/ Q! -* :"*N ! 4[81)4.>62+' 2N +$7-* :?$?$)kA-8-$049)*+,+H+[@* 8j6?CA7:$*?$?$)kA- R';':$* #N='*8"#N R';'!BC8D<"(.6k! ": $*#>1'N+]"-N)T*:-@@@ 5 2. Mục đích của tính toán song song Việc thực hiện tính toán song song nhằm <=' >4961428")U.)*61428`0#N,< =' >W+R-H-* :4I453#3H-* :3m.>3*$ >"?0;pb* ]-#>-BC8D+'+'!$mq? '1):4^' RQ!-* :4IW49-H 8.-H4,-S' RQ!-* :4!3HBC8D0,2' 84^6+' ()8"'1) $AG oCA' R)A3HoCA' R:$*+R-H+! +H$5(-:8f+f#' R.I:$*8#!>-" #N4Q@ E. Mô hình máy song song bH7-* :?$?$8-H-* :62'I-H3HBC8D $)a)BC8D?$?$@mj! 0,3!$='*491<*?R'-* :6+P-3HBC8D"* -* :+ "! *7cG +$YP-;4k *-* :06BC8D*)AN- -'8$+f$)a)2'k+$-H3HBC8DV49$87-* : ?$?$@ F!6$?)k3i#>7Y!*3HBC8Dd! );BC8De"Y! 3HBC8D63H-0+12'8$.#>+c-* :?$?$#*!'@ F!+R#>+c3HQ!*-* :?$"r8 )k#>+c-* :?$?$X8$. J KobFdo8f?+'$b'8)8fF!!e4I84!Y8' obF8-H#,'-* :?$?$01<*3HBC8DW-H 8' 1@' R8 49+R*3HY8'#*!'U 6 6s3HBC8D#*!'@ IWm1<*3H6BC8D)M@@)__-HWm.-H '#n!.'#nM3HBC8D8t"'#nX_ 8u@ !8'^Y8'b`3HBC8D0,$.4H+R);CY8'#*6 Y8'Q!3HBC8D#*@ bN] 0'4,-84I<+$);UV);-2- W)_9)4,<=' >*6142I4745_0:k47!$ +$BC8DBC8D<G*<'($*4!-* :. #N '='<+R*-* obF@ J KbbFdb'8)8f?+'$b'8)8fF!!e4!84!Y8' 7 b* :8$.bbFS%84!3HBC8D"+$40-`3HBC8D0, Y8'^8dI+]e#*!'+R*8'^Y8'+R@;'> *7bbF42'!03H+R6V0,+' ()6$493H 'd8$3!8e#;"$6( <-,'49!+!$4gY8'Y!*3H BC8D+$7@k 8#>+c)U.)1"08-N]`+9BC8D ?$?$!$164[02'-* :49?<B'1f$#>+c "6:A uuu'f+v8 "t88!r\"oLQ!f8"6@6 *-* :?$?$03H!?ld?!+f-f-$+ e02'3HBC8D _49+' ()4>-H6_g,_'@1<*?! 4g H'3H$-H3HBC8D.$+!?/49(3>3i*3HBC8D#*@ Mô hình máy song song 4. Lập trình song song w()+]8?$?$$**I+]';O-<=' >-H61 428$58-<-!$5<!@ x>#><'(?$?$;)k!Y8'$**6A" W+!*+' ()6!?lY8'")k**6A$*>+]"64^3H *>+]4,(49#>='<'7_@F$40"+#8()+]?$; 8 )<3>493$*0,49?$?$$*! #Nd0,!+RY8' ! UPQ!3$*e@ 4.1. Mô hình lập trình song song ! 0+12'-N]8()+]?$?$!?l3H"w'^"> +]d+f!?e"+' 2N4)dbf??!fL!??e" o$ ?$Y 8'dF!! L!+!88f8e"w!d 3+e@ Chia sẻ bộ nhớ (Shared Memory) +$-N]8()+]!?l3H"**6A!?l6!'-H#N !4m!W'"**6A4%"4^3H@ 02'I>#0!"'49?CA4,42'#,+' ()3H !?l w9>494f-4>f$#:!.8()+]]#*-yoiY'zY8'8 4!>'"$40#N1>)<4m+{6+' 2Y8'Y!**6A @w()+]?/4I<I@ 8.#0#P+$6142'P 8'Y8'A3H$3HBC8D86+R40"3HBC8D >-Y3H +' ()R)<8-I8RA#02'3HBC8D_'Y8' w()+]A3H#0#P62'#O-$;-#,-?$*Q!8() +] Luồng, tiến trình (Thread) .$8()6Q 3T>+] |R';'4;'RQ!BC8D?$?$8#<P.$+!-H?7>+]; >$3$*6#<PQ 3T>+]"#);6BC8D?$?$#> c4,<)0*' R$Y>+]#*?CA 9 <?C04$.-[_4,.$*>+]6)kNN6$c id = create_process(N); Switch (id) { Case 0 : … do NhiemVu 0 …; Break; Case 1 : … do NhiemVu 1 …; Break; Case 2 : … do NhiemVu 2 …; Break; GGG@@ Case N : … do NhiemVu N …; Break; } 142+' ()6$3H!?l)<0?#>9)5/Q!*> +]@>'0-H>+]+' ()6$-H6_6UP()(0 )<4<-3<$#N0>+]$#*+' ()6$6_406?C!4g$ 4>#0#>c@oCAI>8$#de6'8$#de@ +$-N]8()+]?$?$!6$8'^"-H>+]4I0,0 2'*4^@ N6Q!-H+f!0,49-N<-HI+]$+$ I+]:@bH+f!0,I+]$4^6* +f!#* Truyền thông báo (Message Passing) 54,-Q!*-N]+' 2N3*$ K bH()**6A?CA3H+RQ!c+$!:$*@ 2'N60,O-+R_-H-* 6(8DV='!-H?7 -* $40 K **6A+!$4gY8'N='!6+' 2N4) 10 [...]... chính xác mô hình lập trình song song hoặc pha trộn các mô hình đó để phát triển các ứng dụng song song trên một hệ thống riêng biệt 12 II .Ứng dụng tính toán song song trong an toàn thông tin Ứng dụng tính toán song song trong giải mã các thông điệp Nếu việc giải mã chỉ được thực hiện trên máy tính riêng lẻ với tốc độ trung bình thì việc giải mã với những loại mã hóa mà thời gian dò khóa cực lớn thì hầu... trình song song là sử dụng một tập các kỹ thuật phần mềm để thể hiện các giải thuật song song và đưa ứng dụng vào thực hiện trong hệ thống song song Mô hình bao gồm các ứng dụng, ngôn ngữ, bộ biên dịch, thư viện, hệ thống truyền thông và vào/ra song song Trong thực tế, chưa có một máy tính song song nào cũng như cách phân chia công việc cho các bộ xử lý nào có thể áp dụng có hiệu quả cho mọi bài toán. .. hầu như là không thể Vậy việc áp dụng công nghệ tính toán song song đã phần nào giảm thiểu đi các vấn đề phức tạp này Một số ví dụ cụ thể của việc ứng dụng tính toán song song trong an toàn thông tin Thám mã một đối tượng trên bộ xử lý đồ họa (GPU) Ý tưởng chung Do các tiến trình phải được phân chia thành các blog, không gian mật khẩu cũng được chia thành các lô tương ứng Giả sử tại mỗi thời điểm, mỗi... có quyền truy cập vào cấu trúc dữ liệu thông qua bộ nhớ toàn cục Trên các kiến trúc bộ nhớ phân phối cấu trúc dữ liệu được phân ra và tồn tại như trong một “khối” Hỗn hợp (Hy brid) - Trong mô hình này có hai hay nhiều mô hình lập trình song song kết hợp lại Vấn đề quan trọng trong tính toán song sog là phải tận dụng được khả năng tính toán của các bộ xử lý Có 2 cách tiếp cận để tận dụng các bộ xử lý... trình song song - Song song hoá ngầm định (implicit parallelism): bộ biên dịch hay một vài chương trình khác tự động phân chia các công việc đến các bộ xử lý - Song song hoá bằng tay (explicit parallelism): người lập trình phải tự phân chia chương trình của anh ta đế nó có thể thực thi song song Ngoài ra trong lập trình song song, người lập trình viên cần phải tính đến yếu tố cân bằng tải (load balancing)... (Titan) LGPLv3 Chương trình này giúp phục hồi mật khẩu MD5 rất nhanh nhờ việc sử dụng sự kết hợp giữa CPU và GPU điện (vớiGeForce 8800GT và CUDA API) Gần như hiện thực giải mã MD5 trên GPU được thực hiện trên một nút trang bịnhiều card đồ họa 15 Tài liệu tham khảo 1 2 3 4 5 Phan Đức Dũng, Dương Nhật Tân, Phạm Hồng Phong, Nguyễn Hữu Đức, Nguyễn Thanh Thủy, Ứng dụng công nghệ tính toán CUDA trong bài toán. .. Khoa học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội 10 năm 2008, 298 p file:///C:/Users/Nguyen%20Linh/Desktop/tinh%20toan%2 0song% 2 0song/ Gi %E1%BA%A3i%20m%C3%A3%20MD5%20tr%C3%AAn%20GPU%20c%E1%BB %A5m.htm Barry Wlkingson, Michael Allen, Parallel Programming, Technique and Applications Using Networked Workstations and Parallel Computers, Prentice Hall New Jersey, 1999 Seyed H Roo, Parallel processing and Parallel Algorithms,...- Chuyển giao dữ liệu thường đòi hỏi sự hợp tác thực hiện bởi tiến trình Ví dụ hoạt động gửi sẽ kết hợp với hoạt động nhận Song song dữ liệu (Data Parallel) Đặc tính của mô hình dữ liệu song song - Công việc song song tập trung vào thực hiện các thao tác trên một tập dữ liệu Tập dữ liệu được tổ chức thành cấu trúc chung như bảng, mảng hoặc khối - Tập các tác vụ cùng làm trên... GPU có thể kiểm tra một mật khẩu và mỗi blok có tối đa p tiến trình, thì không gian mật khẩu có thể chia thành các lô không chứa quá p mật khẩu Kiểm tra mật khẩu theo lô Tuy nhiên do mật khẩu thực chất là các xâu ký tự, việc phân chia đều không gian mật khẩu không đơn giản, cũng như không phù hợp với phương thức tính toán 13 trên GPU Vì vậy ban đầu sẽ chia không gian mật khẩu theo độ dài của chúng,... khẩu, giải thuật tính số thứ tự của các mật khẩu trong lô đó làm đầu vào cho hàm kiểm tra mật khẩu được thực hiện trên một tiến trình 14 • ElcomSoft phát triển công cụ "Lightning Hash Cracker", cho phép hàng trăm hàmMD5 thực hiện song songtrên bộ xử lý đồ họa NVIDIA.Hiện nay, với công cụ này, tốc độtạo và kiểm tra các phím là 274,5 MP / s (Triệumật khẩu mỗi giây) trên một thẻ 8800 GTX và 348,6Mp / s