Применений для игровых видеокарт множество. Искусственный интеллект, ускорение разнообразных вычислений, конвертация и обработка видео и изображений — далеко не полный список. В наших продуктах видеокарты применяются для того, чтобы кратно ускорить атаки в процессе восстановления паролей. В очередном обновлении Elcomsoft Distributed Password Recovery мы добавили поддержку актуального поколения видеокарт от NVIDIA, построенного на архитектуре Ada Lovelace. В этой статье мы поделимся результатами тестов как скорости работы новых видеокарт, так и их энергоэффективности.

Перебор паролей на видеокартах

Безопасность данных основывается на использовании стойкого шифрования. Стойкость шифрования измеряется в том числе и сложностью, с которой столкнётся злоумышленник при попытке подобрать ключ шифрования или пароль, на основе которого генерируется соответствующий ключ. Длина ключей шифрования в современных алгоритмах (таких, как AES) делает атаку на них невозможной. Попытка подобрать текстовый пароль, из которого генерируется соответствующий ключ — один из немногих вариантов получить доступ к зашифрованным данным.

Современные средства защиты спроектированы таким образом, чтобы эффективно противостоять таким попыткам. Для замедления атак используются разные способы; самый простой и популярный из них — многочисленные (десятки и сотни тысяч, иногда — миллионы) повторы (итерации) функции преобразования пароля в ключ. Чтобы взломать пароль, защищённый таким образом, нужны скорости, заметно превышающие возможности центрального процессора, даже если этот процессор — многоядерный HEDT. Требуемых скоростей можно достичь, запустив перебор не на центральном процессоре, а на мощных, а главное — многочисленных ядрах современных видеокарт.

Вычислительные возможности современных видеокарт на два порядка превышают возможности, достижимые силами центральных процессоров при сравнимом уровне энергопотребления. Это связано как с узкой специализации вычислений, так и в распараллеливании операций на множество потоков. Видеокарты способны выполнять некоторые простейшие целочисленные операции в десятках и сотнях потоков одновременно – но лишь для некоторых специфических видов вычислений, в число которых входит вычисление многих видов хэш-функций, которые, в свою очередь, применяются для преобразования текстового пароля в двоичный ключ шифрования. Большое количество вычислительных ядер в видеокарте позволяет эффективно распараллелить нагрузку, достигнув подавляющего превосходства над обычным центральным процессором.

Архитектура NVIDIA Ada Lovelace

Архитектура Ada Lovelace была представлена с выходом видеокарт GeForce RTX 40-й серии. Новая архитектура позволила производителям видеокарт как увеличить производительность вычислительных ядер, так и заметно сократить их энергопотребление, увеличив энергоэффективность и уменьшив нагрев, а следовательно — и снизив требования к охлаждению системы. Нововведения в новой архитектуре привели к 80% росту производительности видеокарт, занимающих соответствующие места в линейке. Так, NVIDIA GeForce RTX 4070 Ti оказалась приблизительно на 80% быстрее видеокарты NVIDIA GeForce RTX 3070 Ti при том же энергопотреблении TDP. Если сравнивать карты одной ценовой категории, то NVIDIA GeForce RTX 4070, стоимость которой соответствует стоимости модели RTX 3070 Ti, демонстрирует рост производительности на 40% при на 30% более скромном энергопотреблении. Мы протестировали производительность видеокарт с архитектурой Ada Lovelace на типичных задачах перебора паролей, сравнив результаты с данными, полученными на видеокартах предыдущего поколения.

Для начала рассмотрим формат Microsoft Office (файл .docx).

Здесь карта NVIDIA GeForce RTX 4070 Ti демонстрирует скорость перебора в 30,400 паролей в секунду, что превышает производительность одной из самых мощных видеокарт предыдущего поколения, NVIDIA GeForce RTX 3090, с её 25,700 паролями в секунду. Модель среднего класса NVIDIA RTX 4070 (без «Ti») демонстрирует скорость в 22900 паролей в секунду, что приблизительно соответствует производительности модели GeForce RTX 3080, на которой удалось добиться скорости в 22600 п/с. Обе карты на чипах Ada Lovelace уверенно опережают модель NVIDIA GeForce RTX 3070 Ti, основанную на архитектуре Ampere, с её 16,400 паролями в секунду.

На этом же примере рассмотрим и энергоэффективность современных видеокарт (о картах предыдущих поколений мы рассказали в статье Изучаем энергоэффективность современных видеокарт для перебора паролей). Новая архитектура оказалась заметно более эффективной в сравнении с Ampere:

Как следует из графиков, новая архитектура почти вдвое эффективнее предыдущей с точки зрения энергопотребления. На практике это означает, что благодаря новым видеокартам вы сможете удвоить скорость перебора паролей при сохранении общего энергопотребления системы либо уменьшить энергопотребление, увеличив скорость перебора на меньшую величину. Второй вариант позволит собрать систему, используя менее дорогие компоненты подсистем питания и охлаждения.

Тесты других форматов данных показывают похожие результате. Перебор хэшей SHA256 на 88% быстрее предыдущего поколения, паролей WPA-PSK — на 93% быстрее, архивы RAR5 — на 85%, архивы ZIP — на 70% быстрее. В среднем перебор на карте 4070 Ti  оказался на 82% быстрее перебора на 3070 Ti.

Соотношение цены и производительности

Итак, новая архитектура видеокарт от NVIDIA оказалась почти вдвое быстрее предыдущего поколения. В этом нет ничего удивительного: именно такой рост мы привыкли ожидать от производителей видеокарт с учётом трёхгодичного цикла обновлений. В то же время рекомендованные цены на новые видеокарты оказались заметно выше рекомендованных цен на карты предыдущего поколения. Имеет ли смысл покупка новых карт?

В этом поколении архитектуры NVIDIA ответ простой: да, имеет, даже с учётом цены. Принимая во внимание разброс цен на видеокарты в рознице, мы выбрали две модели с одинаковой рекомендованной производителем ценой: NVIDIA GeForce RTX 4070 и модель прошлого поколения RTX 3070 Ti. С учётом одинаковой цены на эти видеокарты сравнение оказалось предельно прямолинейным: новая модель на 40% и на 30% более энергоэффективна в сравнении с предыдущей. В таких условиях рекомендовать к приобретению старую модель RTX 3070 Ti можно было бы, если бы её цена снизилась как минимум на 50% в сравнении со стоимостью RTX 4070. В обозримом будущем такое снижение цены маловероятно, а, следовательно, рекомендовать к приобретению мы будем именно видеокарты нового поколения.

Наши рекомендации

Текущий цикл обновления видеокарт от NVIDIA отличается от предыдущих. Если раньше производительность видеокарт росла, то возрастало и их энергопотребление, что привело к необходимости использования массивных систем охлаждения и мощных блоков питания. В поколении Ada Lovelace инженеры NVIDIA поработали не только над производительностью, но и над энергоэффективностью. К сожалению, стоимость новых видеокарт также возросла, но преимущества новой архитектуры перевешивают увеличение цены.