وكيل Devin يحلل تشفير RSA-260 عبر معالجات GPU بتكلفة 400 ألف دولار: أقل بـ 10 مرات من الرقم القياسي السابق

نجح باحث في شركة Cognition، بمساعدة وكلاء Devin المستقلين، في تحليل العدد RSA-260 المؤلف من 260 خانة عشرية إلى عوامله الأولية. ويمثل هذا رقماً قياسياً جديداً ضمن المسائل المحلولة علناً في إطار RSA Factoring Challenge، إذ سُجل الرقم السابق RSA-250 في فبراير 2020. واستغرقت الحسابات نحو 4900 يوم-GPU (ما يعادل 13.5 سنة-GPU) بتكلفة بلغت نحو 400 ألف دولار وفق أسعار السوق، وهو ما يقل بمقدار 10 مرات عن المستوى القياسي المعلن سابقاً بحسب تقديرات الباحث.

ويؤكد الباحث غياب أي اختراقات خوارزمية جديدة في هذا العمل؛ إذ استُخدمت خوارزمية غربال حقل الأعداد العام (GNFS)، وهي الطريقة الأكثر فاعلية والمعروفة لتحليل الأعداد التي تتجاوز نحو 100 خانة. واعتمد المشروع على نسخة مُعاد تصميمها جذرياً من برمجية CADO-NFS. وبحسب تعبيره، جاء الفارق الحاسم بفضل «هندسة الأداء التقليدية الدقيقة» المتوافقة مع معمارية ذاكرة معالجات GPU. كما لم يُستخدم أي حاسوب كمومي، ولم يحاول أحد تخمين أعداد أولية بطول 130 خانة يدوياً.

من أين أتت الموارد الحسابية؟

تتكون عناقيد Cognition المخصصة لتدريب واستدلال نماذج LLM من رفوف NVL72، حيث يضم كل رف اسمياً 18 حاسوباً متصلة عبر شبكة NVLink فائقة السرعة. ويقوم مُجدول المهام بتوزيع أعباء العمل على الرفوف، وغالباً ما تتبقى عقدة حوسبة شاغرة هنا أو هناك: إما كاحتياطي لتفادي الأعطال، أو لعدم توافق المهام الزوجية مع عدد خوادم فردي، كحجز 17 عقدة بدلاً من 18. وتمثل هذه الهوامش إجمالاً نسبة مئوية أحادية الرقم من إجمالي القوة الحسابية للمركز.

قام الباحث بضبط مُجدول المهام لملء هذه الثغرات بمهام أحادية العقدة (single-node) ذات أولوية تشغيل دنيا للغاية. وكان التحدي يكمن في إيجاد نوعية مهام تقبل المقاطعة والإلغاء الفوري في أي لحظة. وجاءت مرحلة الغربلة الشبكية ملائمة تماماً لهذا النمط؛ إذ يمكن تقسيمها وتوزيعها بالتوازي إلى مليارات الأجزاء الصغيرة دون أدنى خطر تشغيلي عند نزع الموارد الحسابية منها فجأة. يشار إلى أن جميع الأرقام القياسية السابقة في GNFS كانت تنفذ هذه المرحلة حصراً على معالجات CPU، نظراً لتسبب التفريعات الشرطية والوصول العشوائي إلى الذاكرة في إعاقة أدائها على معالجات GPU.

كيف عمل Devin؟

أُرسل الأمر التوجيهي (prompt) الأول في 13 أغسطس في تمام الساعة 0:11:58 بتوقيت المحيط الهادئ. وكانت المهمة محددة: بناء بديل فوري ومباشر (drop-in) لغربال las المعتمد على CPU في CADO-NFS، على أن يعمل بكفاءة وسرعة أعلى من الأصل. وبعد ساعتين، أضاف الباحث شرطاً لمعالجة معاملات RSA-250 ثم انصرف للنوم. وبحلول الصباح، وبعد سبع ساعات إضافية من التجريب التكراري، أنجز Devin المطلوب.

بعد ذلك، تولى الوكلاء مهمة تحسين بقية مراحل خط العمليات (pipeline). وخلال فترة ثلاثة أسابيع، كان هناك في المتوسط 3 جلسات متوازية قيد التشغيل، وصلت أحياناً إلى 18 جلسة بحد أقصى. واقتصر تدخل الباحث على متابعة دورة العمل مرة كل بضع ساعات. وتولى Devin بمفرده إجراء التجارب، وضبط معاملات الغربلة والجبر الخطي، وتصحيح الأخطاء البرمجية، وإطلاق المهام الحسابية على العنقود. ويعترف الباحث بأنه لا يمتلك فهماً رياضياً عميقاً للنظرية، ويصف دوره بأنه اقتصر على تحديد الأولويات، ووضع اختبارات الأداء القياسية، واكتشاف الأخطاء وتوجيه المسار في الأوقات الحرجة.

وشملت إعادة البرمجة شبه الكاملة كافة المكونات تقريباً: إصدار GPU للمرحلة الأولى من اختيار كثيرات الحدود، وغربال glas المخصص لـ GPU، وتسريع وظائف dup/purge وmerge/replay، وتطبيقاً جديداً بالكامل لخوارزمية Wiedemann المقطعية على GPU، إضافة إلى وحدة GPU-sqrt. ولم يتبق دون تعديل سوى ملفات cado-nfs.py وpolyselect_ropt وmakefb وdup1.

أرقام المشروع

• إجمالي الوقت المستغرق: نحو 4900 يوم-GPU، بتكلفة تقارب 400 ألف دولار.
• اختيار كثيرات الحدود: 643 يوم-GPU (وهو رقم مرتفع بصورة غير معتادة بسبب أخطاء من المشغّل البشري).
• مرحلة الغربلة: 3813 يوم-GPU.
• مرحلة الجبر الخطي: 467 يوم-GPU، مع خسارة نحو 7% من الحسابات بسبب الأعطال وتوقف المهام لصالح عمليات أعلى أولوية.
• استخراج 8.3 مليار علاقة خطية فوق الحقل المحدود GF(2).
• جرت الحسابات عبر استغلال نسبة مئوية ضئيلة جداً من السعة الفائضة للعنقود، دون تكاليف إضافية هامشية.

ماذا يعني هذا لمفاتيح التشفير الفعلية؟

وفقاً لقواعد التدرج المعيارية لخوارزمية GNFS، يتطلب كسر مفتاح RSA-1024 زيادة في الحسابات تبلغ 78 مرة فقط مقارنة بـ RSA-260. ويقدر الباحث تكلفة كسر المفتاح بنحو 30 مليون دولار للعدد الواحد، مع احتمالية خفض هذه التكلفة إلى النصف عبر إدخال تحسينات لاحقة. وتملك شركات الحوسبة السحابية العملاقة ومختبرات الذكاء الاصطناعي الكبرى القدرة النظرية على تنفيذ ذلك. ومع ذلك، صُنّف RSA بطول 1024 بت كمعيار متقادم منذ عام 2013، في حين تعود الشكوك حول قدرة وكالات الاستخبارات على فك تشفيره إلى منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

أما معيار التشفير الحالي، RSA-2048، فيبقى أكثر تعقيداً بنحو مليار مرة من RSA-1024، ولم تمس هذه التجربة أمنه ومكانته نهائياً. وتتلخص التغييرات التي فرضها المشروع في ثلاثة أمور: انخفاض التكلفة المالية، واتساع دائرة الجهات القادرة على التنفيذ (تتطلب معالجات GPU شائعة بدلاً من عتاد مخصص فائق التخصص)، وإمكانية إسهام مطورين غير متخصصين في علم التعمية في تحسين كفاءة التحليل العواملي.

ما الخطوات المطلوبة من الفرق التقنية؟

ينبغي لفرق الأمن السيبراني مراجعة بنيتها التحتية للتأكد من خلوها تماماً من أي شهادات أو مفاتيح تشفير بطول 1024 بت، بما في ذلك الأنظمة المدمجة والخدمات الداخلية القديمة؛ إذ فات أوان التخلي عنها منذ زمن بعيد. وفي المقابل، لا توجد حالة طوارئ تدعو لاستبدال مفاتيح 2048 بت في الوقت الراهن، لكن يُنصح بأخذ هذه التطورات في الحسبان ضمن نماذج تقييم المخاطر الخاصة بالبيانات التي تتطلب حماية طويلة الأمد.

أما بالنسبة للفرق الهندسية والبحثية، فالدرس المستفاد أوسع مدى: إذ يمكن للمهام أحادية العقدة القابلة للمقاطعة أن تحقق استفادة قصوى من الموارد المجزأة والفائضة في العناقيد الحسابية. كما بات بمقدور الوكلاء البرمجيين المستقلين تولي المهام الهجينة التي تجمع بين النظريات التخصصية الدقيقة والتحسين المتقدم لعتاد GPU، وهو مسار كان يتطلب في السابق فريقاً من الخبراء النادرين لعدة أشهر.