基于FPGA集群的Office口令恢复优化实现

作者：李斌^*; 周清雷; 斯雪明; 陈晓杰

来源：计算机科学, 2020, 47(11): 32-41.

• FPGA
• Office加密文档
• 口令恢复
• SHA1(Secure Hash Algorithm 1)
• AES
• 信息安全

口令恢复是口令找回和电子取证的关键技术,而加密的Office文档被广泛使用,实现Office加密文档的有效恢复对信息安全具有重要的意义。口令恢复是计算密集型任务,需要硬件加速来实现恢复过程,传统的CPU和GPU受限于处理器结构,大大限制了口令验证速度的进一步提升。基于此,文中提出了基于FPGA集群的口令恢复系统。通过详细分析Office加密机制,给出了各版本Office的口令恢复流程。其次,在FPGA上以流水线结构优化了核心Hash算法,以LUT (Look Up Table)合并运算优化改进了AES (Advanced Encryption Standard)算法,以高速并行实现了口令生成算法。同时,以多算子并行设计了FPGA整体架构,实现了Office口令的快速恢复。最后,采用FPGA加速卡搭建集群,配合动态口令切分策略,充分发掘了FPGA低功耗高性能的计算特性。实验结果表明,无论在计算速度还是能效比上,优化后的FPGA加速卡都是GPU的2倍以上,具有明显的优势,非常适合大规模部署于云端,以缩短恢复时间找回口令。