ablesphinx/Impact-of-Supercomputing-on-ZIP-Password-Cracking

# 超级计算对 ZIP 文件密码破解的影响分析  ## 概述 本仓库包含了一项研究项目的完整工作，该研究调查了并行计算和超级计算资源如何影响针对加密 ZIP 文件 的暴力破解攻击效率。研究对比了以下内容： - 顺序执行 - 个人电脑上的有限核心并行化 - Marenostrum 5 超级计算机上的大规模并行化 本仓库包含： - 最终研究文档 (`docs/`) - 用于暴力破解操作和组合计数的 Python 脚本 (`python_codes/`) - 实验数据集以及包含执行时间和每秒组合数的表格 (`data_tables/`) - 用于测试的 ZIP 文件示例 (`used_zip_files/`) ## 仓库结构 - `python_codes/` 用于实验的 Python 脚本 - `data_tables/` 密码破解测试的结果及其他表格 - `docs/` 最终研究文档 - `used_zip_files/` 用于测试的 ZIP 文件示例 ## 目标 1. 量化并行化对密码破解时间的影响。 2. 确定密码长度和字符集复杂性对安全性的影响。 3. 提供不同计算环境间暴力破解性能的实际对比。 ## 主要发现 ### 并行化 并行化显著提高了暴力破解性能。尽管随着 worker 数量增加，单个 worker 的速度会有所下降，但总吞吐量却有明显提升。 这展示了其可扩展性，允许在使用 Marenostrum 5 等大规模并行计算资源时（访问仅限授权用户）对复杂密码发起更快的攻击。 ### 密码长度与字符多样性 - 同时包含大写字母、小写字母、数字和符号的长密码能显著提高对暴力破解的抵抗力。 - 短密码或字符集有限的密码更加脆弱。 - 密码在搜索空间中的位置很关键；例如，在纯数字下，以“0”开头的密码会被优先测试，使其更容易在初期被破解。 - 每秒组合数在不同的密码复杂度和长度下保持稳定，表现出可预测的性能。 ### 字符集复杂性 更大、更复杂的字符集（例如，扩展字符集或非拉丁字符）会呈指数级增加可能的组合数量，使得暴力破解攻击变得极为困难。 ### ZIP Crypto 观察 ZIP Crypto 可能会产生密码碰撞：不同的密码可能会被作为正确密码接受，即使其中只有一个是原始密码。发生这种情况是因为验证过程使用的验证信息非常有限，仅将加密头的一个字节与文件的 CRC 值进行校验。因此，在暴力破解攻击期间，某些错误的密码可能会碰巧通过校验。从统计学上讲，由于这种单字节验证机制，大约每 256 个密码中就有 1 个可能被误认为有效。示例：密码为 `aF9m` 的文件在暴力破解测试中似乎也能被 `aaaH` 解密。 ### 不同机器上的性能表现 - 个人笔记本电脑（顺序执行）：约 8,000 次组合/秒。 - 笔记本电脑（6 个并行 worker）：每个 worker 约 4,500 次组合/秒。 - Marenostrum 5（75 个 worker）：每个 worker 约 1,760 次组合/秒，但由于大规模并行化，总吞吐量要高得多。 - 证实了大规模并行化可以弥补由系统开销导致的单个 worker 速度下降。 **总结：** 并行化加速了暴力破解攻击，但密码长度、复杂性和字符集仍然是决定安全性最关键的因素。ZIP Crypto 的内部密钥限制可能导致单个文件拥有多个有效密码，这强调了使用更强加密算法的必要性。所有初始目标均已实现，并且在密码碰撞和并行化效率方面获得了额外的发现。 **未来工作：** 深入研究 ZIP crypto 的漏洞，并探索优化的并行化策略以最大化暴力破解效率。 ## 如何使用脚本 1. 下载或克隆本仓库。 2. 在 Python 脚本中配置参数（密码长度、字符集、尝试次数等）。 3. 使用 Python 3.6 或更高版本运行脚本。 ## 前置条件 仅需标准库模块： - `zipfile` - `itertools` - `string` - `multiprocessing` - `sys` - `datetime` - `os` 无需安装额外的软件包。 ## 许可证 本项目基于 CC BY-NC-SA 4.0 许可证授权 - 详见 [LICENSE](LICENSE) 文件。

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