گوگل از جان اینترنت چه می‌خواهد؟

گرداب- سایت "وب پرو نیوز " خبر داد شرکت گوگل به تازگی در کنفرانس "سالانه ورودی–خروجی گوگل" (Google I/O)، از جدیدترین ماشین عملیاتی خود پرده برداری کرد. ماشین جدید با استفاده از فناوری ماشین های مجازی اقدام به اتصال سلولی تعداد زیادی ماشین به یکدیگر می کند که سبب تولید یک ابر رایانه عملیاتی با قدرت پردازش بسیار بالا می شود.

طبق این گزارش که با پیگیری های بعدی به تأیید کارشناسان رایانه رسید شرکت گوگل در راستای ارتقای موتور محاسبه خود (Google Compute Engine) اقدام به کارگیری بیش از 700,000 هسته پردازش کننده (معادل حدود 90,000 ماشین مجازی) کرده است. این پردازش گرها در نقاط مختلفی از جهان مستقر و در حال آزمایش و به کارگیری هستند.

این گزارش در ادامه می افزاید گوگل به عنوان اولین مانور عملیاتی ماشین محاسبه اش اقدام به پیاده سازی پروژه موسسه زیست شناسی ساختارها (ISB – Institute for Systems Biology) بر روی 10,000 هسته پردازش دهنده کرد. در مرحله بعدی این تعداد به 600,000 هسته افزایش یافت که یک آزمایش تمام عیار از توانایی های این سیستم محاسبه گر بود. آنها از نمونه سرويس جديد در راستاي تحقيقات درباره ژني بهره گرفتند كه محققان را براي يافتن راههاي احتمالي درمان سرطان ياري مي‌رساند. شركت گوگل با اشاره به معيارهاي محاسبات كنوني خاطرنشان ساخت كه تحقيقات درباره برنامه كاربردي جستجوگر ژن حدوداً 10 دقيقه به طول مي‌انجامد تا جفت قرينه را پيدا كند. در هنگام رونمايي از اين سرويس جديد، مديران شركت همان برنامه كاربردي را به نمايش گذاشتند كه به وسيله 10000 هسته پردازش موتور جستجوگر گوگل به اجرا در مي‌آيد. اين سرويس امكان ساخت جفت قرينه را ظرف چند ثانيه فراهم مي‌سازد.

اين موتور پتانسيل محاسبات پيچيده در پروژه‌هاي تحقيقاتي را نيز به رخ مي‌كشد. اگرچه جستجوي جفت قرينه در يك ثانيه براي گوگل كاملاً خوب نبود اما آنها دستگاهي را در معرض ديد عموم قرار دادند كه نشان مي‌داد بيش از 700000 هسته پردازش در موتور محاسبات وجود دارد. ضمن اينكه، آنها 600000 هسته پردازش را به همان برنامه كاربردي جستجوگر ژن اختصاص دادند. اين موتور با كمك اين هسته‌هاي پردازش مي‌توانست به طور ثابت چندين جفت قرينه را پيدا كند.

موتور محاسبات پتانسيل اجراي همين بازي را در محاسبات پيچيده و سنگين نيز دارد. در حال حاضر،‌ از اين موتور فقط براي كاربردهاي شخصي يا تجاري محدود استفاده مي‌شود. با استفاده از اين سرويس جديد مي‌توان از محاسبات گسترده در انجام تحقيقات و ساير پروژه‌هاي بزرگ فراتر از محدوديت‌هاي قبلي استفاده کرد.

همچنین سایت خبری توسعه دهندگان گوگل با توضیحاتی بیشتر در مورد نحوه عمل این سیستم به نقاط قوت و ضعف این سیستم اشاره کوتاهی می کند. به عنوان مثال برای انجام این محاسبات تعداد زیادی محاسبه بدون رابطه با یکدیگر انجام پذیرفت که این اثر فاصله فیزیکی هسته ها و نقش سرعت دسترسی شبکه را کاهش می دهد. اما توانایی محاسبه حدود 30,000 هدف با حدود 20 انتخاب در هر یک کاری است که برای مؤسسه زیست شناسی ساختارها با ابرپردازنده ای دارای 1,000 هسته بیش از 15 ساعت به طول می انجامد. کاری که گوگل با به کار گیری 600,000 هسته توانست در چند ثانیه به انجام رساند.

موتور جستجوگر گوگل در کنار سایر اعضای خانواده گوگل همانند Gmail, Youtube, Translate, Maps, Document و اخیرا GooglePlus در راستای زیر نظر گرفتن تمامی اعمال کاربران بر روی اینترنت تلاش می کنند. در کنار اینها نرم افزار مخفی از نظر "گوگل آنالیتیکس" به صورت مخفیانه از بازدیدهای افراد از سایت های مختلف روی اینترنت گزارش های مفصلی تهیه کرده و به مرکز جمع آوری داده گوگل ارسال می کند.

چندی پیش خبر شکستن قفل شبکه های بی‌سیم خانگی به وسیله ماشین های نقشه برداری گوگل (Google Earth) منتشر شد.

شبکه اینترنت از اتصال مجموعه ای از جزایر شبکه ای (اینترانت) به یکدیگر با محوریت مرکز خدمات رایانه ای وزارت دفاع امریکا (آرپا) در سراسر جهان ریشه دوانیده است. از آنجا که شبکه اینترنت به صورت یک پهنه ارتباطی دیجیتال به سهولت قابل نفوذ است، نگهداری و انتقال داده برای ماشین های متصل به این شبکه نیازمند استفاده از روش های مختلف رمزگذاری و حفاظتی است. این روش ها معمولا به دو صورت پارازیت (Hashing) و مخفی سازی (Encryption) صورت می پذیرد.

برای این منظور الگوریتم های مختلف رمزگذاری با بالا بردن تعداد انتخاب های لازم برای پیدا کردن مطلب پنهان شده از عدم توانایی دیگران برای به انجام رسانیدن تعداد لازم محاسبه برای بررسی کلیه انتخاب ها بهره می برند.

در گذشته الگوریتم های مانند DSA, SHA, CRYPT, … به همراه نوعی اضافه‌گری (Salting) به عنوان روش های مطلوبی برای محافظت از داده ها پذیرفته شده بود.

اخیرا و پس از تولید استاندارد CUDA به وسیله شرکت NVIDA امکان آن پیدا شده است که با استفاده از تعدادی پردازشگر گرافیکی ابررایانه های خانگی با قدرت های معادل ده ها ترا فلاپ ( هر ترا فلاپ معادل 1,000,000,000,000 محاسبه عددی در دقیقه است) با قیمت ارزانی فراهم شود. این ماشین ها هم اکنون بر روی اینترنت هم قابل دسترسی بوده و با هزینه چند هزار دلار آمریکا یک نفر می تواند چنین ماشینی را برای چند هفته در اختیار گرفته و در عرض یک ثانیه بیش از 700,000,000 انتخاب رمز را بررسی کند.

لذا متخصصین به روش هایی جدیدتر روی آورده اند که با بالا بردن تعداد بیت های استفاده شده و متغیرهای تصادفی حتی المقدور زمان شکسته شدن رمز خود را از چند ثانیه به چند سال ترقی دهند. کاری که روز به روز سخت تر می شود. از این دست الگوریتم ها می توان به bcrypt و scrypt اشاره کرد که در ماه های اخیر توجه زیادی به آنها صورت پذیرفته است.

همچنین برای مخفی سازی از استاندارد هایی مانند RSA, RSA2 بهره گیری می شد که در حال حاضر کلیه ارتباطات معمول بر روی وب که هدف امن سازی دارند با استفاده از پروتوکل HTTPS و SSL که از RSA2 بهره می برند صورت می گیرد. حداکثر مقدار انتخاب استفاده شده در حال حاضر در این مسیر 1024 بیت است ولی معمولا بر روی سایت ها از مقادیری کمتر مانند 256 بیت استفاده می شود.

هرچند توضیح دقیق نحوه عملکرد RSA2 از حوصله این نوشته خارج است، صرفا برای تقریب نظر خواننده به به شرح مختصری در این مورد بسنده می کنیم:

در این روش دو عدد اول بین 2 و 2 به توان 1024 (یا هر تعداد بیت به کار گرفته شده در رمزگذاری) به صورت تصادفی ابتدا پیدا می شود. سپس با طی یک سری محاسبات ریاضی دو نوع کلید تولید می شود. یکی کلید خصوصی که حاوی یک جدول رمز بر پایه این دو عدد اول است و دیگری یک کلید عمومی که بر اساس دو عدد حاصل از کسر 1 از این دو عدد اول حاصل و تولید می شود. کلید خصوصی در اختیار فرستنده و کلید عمومی در اختیار دریافت کننده قرار می گیرد. زمانی که گیرنده یک مطلب را از فرستنده دریافت می کند با استفاده از کلید عمومی اقدام به رمزگشایی از مطلب فرستاده شده می کند.

به عنوان مثال زمانی که شما به یک وب‌سایت مراجعه می کنید که از این استاندارد استفاده می کند شما در صورت نداشتن کلید عمومی آن می بایست آن را بارگذاری کنید. در اینجا اگر دقت کنید متوجه می شوید که این کلیدها حاوی امضاهایی است که به وسیله شرکت های معتبر برای تولیدکنندگان نرم افزارهای نمایش دهنده وب (Web Browsers) مانند Verisign, Digitcert, … صورت پذیرفته اند. خود این امضاها هم در واقع نوعی رمزگذاری بر پایه همان استاندارد است که فایل های مربوط به کلید عمومی ایشان هنگان نصب نرم افزار نمایش دهنده وب بر روی رایانه شما نصب می شود.

علی رغم بالا بودن تعداد محاسبات لازم برای شکستن چنین روش رمزگذاری‌ای، با پیشرفت ماشین های محاسبه گر قدرت این روش رمزگذاری روز به روز کمتر شده و با به کارگیری ماشین محاسبه جدید گوگل در صورت واقعیت می توان حتی رمزگذاری بیش از 2048 بیت را ظرف مدت چند ثانیه شکست. این به معنای تسلط کامل گوگل بر کلیه مخابرات صورت گرفته بر روی اینترنت است.

اما قبل از پذیرفتن بدون چون و چرای توانایی های گوگل می بایست بررسی کنیم که این توانایی واقعا در چه حد است.

از نظر ساختاری هرچند به صورت نظری افزایش تعداد ماشین های مجازی در کنار یکدیگر ممکن است اما اجرای آن نیازمند زیرساخت های به خصوصی است. در این رابطه مهمترین مسئله بعد از فاصله فیزیکی آنها، مسئله پهنای باند و سرعت انتقال داده بر روی شبکه متصل کننده ماشین های فیزیکی است که این ماشین های مجازی را میزبانی می کنند.

شبکه های رایانه ای امروزه با سرعت حداکثری 4 گیگابیت بر ثانیه به عنوان اولین گلوگاه حساس ارتباطی مابین ماشین های فیزیکی خودنمایی می کنند. سخت افزار و خود طول مسیر ارتباطی ما بین ماشین ها هم خود تأثیر تأخیر آمیز در ارتباط دارد. به عنوان مثال تأخیری در حدود حتی چند میلی ثانیه برای یک سیستم به معنای پایین آوردن تعداد پردازش های مبتنی بر آن به چند صد پردازش در ثانیه است.

نکته بعدی اتوبوس جلویی (Front Bus) مورد استفاده بر روی ماشین های فیزیکی است که معمولا 6 گیگابیت بر ثانیه پهنا و حدود 2 گیگا هرتز فرکانس دارد. این در صورت تقسیم بر روی حداقل 8 هسته به معنای رسیدن فقط 256 مگاهرتز و کمتر از یک گیگابیت پهنای باند داده به هر هسته دارد. در صورتی که معمولا بر روی یک لبه (Blade) بیش از 2 پردازش گر؛ یعنی حداقل 16 هسته مستقر است.

هرچه پهنه و گستره ماشین های فیزیکی بیشتر شود مدیریت پهنای باند سخت تر شده و ترافیک داده بالا رفته و همچنین ارتباطات بین هسته ها محدودتر می شود. لذا همان‌گونه که متخصصین خود گوگل اشاره کردند موفقیت آنها در آزمایششان بر روی ژنوم سرطان وابسته به حداقل رسانی نیاز به ارتباط بین هسته ها در حین اجرای عملیات های موازی بود.

لذا اگر زمانی گوگل بخواهد از این تعداد هسته (چند صد هزار) برای شکستن رمزهای اینترنت استفاده کند حداقل نیاز به یافتن یک الگوریتم ویژه شکستن و مدیریت داده به صورت هوش مصنوعی است که در حال حاضر به صورت کامل وجود ندارد. اما به صورت کمتر و در تعداد کمتر (چند ده هزار) می توان پیش بینی کرد که این ماشین بتواند از توانایی هسته های خود برای شکستن بخش قابل توجهی از رمزها، ارتباطات و رمز عبورهای کاربران استفاده کند.

منابع:

1. http://www.webpronews.com/google-cures-cancer-with-600000-processor-cores-google-io-2012-06

2. https://developers.google.com/events/io/

3. https://developers.google.com/compute/io

4. https://www.systemsbiology.org/blog/isb-featured-google-io-conference-keynote

5. http://www.theinquirer.net/inquirer/news/2171592/google-street-view-engineer-intercepted-wifi-identified

منبع: فارس