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Namensherkunft erläutert

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[[Datei:Copacobana2006.jpg|mini|Copacobana]]

'''Copacobana''' ({{lang|en|Cost-Optimized Parallel Code Breaker}}) ist eine anwendungsspezifische parallele [[Rechnerarchitektur]], bestehend aus [[Field Programmable Gate Array]]s (FPGA). Das System wurde 2006 von zwei Arbeitsgruppen an den Universitäten [[Ruhr-Universität Bochum|Bochum]] und [[Christian-Albrechts-Universität zu Kiel|Kiel]] gebaut. Es stellt ein adäquates Zielsystem für jegliche parallelisierbare Anwendung mit geringem Speicher- und Kommunikationsbedarf dar. Angelehnt ist der Name an den Strand von [[Copacabana (Rio de Janeiro)|Copacabana]].

== Hintergrund ==
Die [[Kryptoanalyse]] ist ein wichtiges Instrument zur Bestimmung der Sicherheit der heutzutage verwendeten und offengelegten [[Kryptosystem]]e. Dabei sind die symmetrischen und asymmetrischen Chiffrierverfahren am weitesten verbreitet, obwohl sie durch die [[Brute-Force-Methode]], einem Ausprobieren aller möglichen Schlüssel, grundsätzlich zu brechen sind. Daher wird die Sicherheit maßgeblich durch den benötigten Rechenaufwand zur Kryptoanalyse und den damit verbundenen monetären und zeitlichen Kosten bestimmt, sofern das Kryptosystem keine systematischen Schwächen birgt, die eine andere Form der Kryptoanalyse ausnutzen könnte.

== Motivation ==
Für die Brute-Force-Methode wird in der Regel der PC als Standardarchitektur mit seinem Preis-Leistungs-Verhältnis herangezogen. Doch dieser Vergleich ist nur gerechtfertigt, wenn es kein System mit einem günstigeren Preis-Leistungs-Verhältnis, bezogen auf den [[Algorithmus]] der Kryptoanalyse, gibt. Hier zeigt sich die Technik programmierbarer logischer Schaltungen dem PC gegenüber als leistungsfähiger. So kann beispielsweise im [[Data Encryption Standard]] (DES) ein [[FPGA]] vom Typ ''Xilinx Spartan-3 1000'' vierhundert Millionen Schlüssel pro Sekunde berechnen, wohingegen ein PC vom Typ ''Intel Pentium 4 mit 2 GHz'' für den ungefähr vierfachen Preis nur ca. zwei Millionen DES-Schlüssel pro Sekunde berechnen kann. Eine [[anwendungsspezifische integrierte Schaltung]] (ASIC) böte ab einer Stückzahl von ca. 10000 [[integrierter Schaltkreis]]e ein noch besseres Preis-Leistungs-Verhältnis, doch müsste für jedes der zu analysierenden Kryptosysteme eigens ein neues System gebaut werden. Sowohl die erforderliche Stückzahl der Chips als auch die Baukosten pro Anwendungsfall relativieren den Preisvorteil derart, dass der FPGA-basierte Ansatz deutliche Vorzüge zeigt.

== Hardware-Architektur ==
Die Entwicklung von Copacobana wurde unter konsequenter Ausschöpfung architektonischer sowie technischer Freiheiten vorgenommen, um das primäre Ziel des auf Kryptoanalyse bezogenen Preis-Leistungs-Verhältnisses und das sekundäre Ziel eines Kostenrahmens von 10.000 USD, zu erreichen. Auf diese Weise ist ein paralleler [[Reconfigurable Computing|re-konfigurierbarer Computer]], bestehend aus 120 FPGAs ''(Xilinx [[Spartan-3]] 1000)'', entstanden, bei dem aus Kostengründen auf Speicher und eine leistungsfähige Interkommunikation der FPGAs verzichtet wurde. Der Stromverbrauch beträgt unter Volllast etwa 600 [[Watt (Einheit)|W]]. Das Gerät ist in ein gängiges [[Rack#19-Zoll-Racks|19-Zoll-Rack]] montierbar und 3 [[Höheneinheit|HE]] hoch. Ferner existiert eine Spartan-3-5000- und eine [[Virtex-4]]-SX35-basierte Variante mit jeweils 128 FPGAs.

== Anwendung ==
Copacobana berechnet eine vollständige Schlüsselsuche des [[Data Encryption Standard]]s (56-Bit DES) mit einer Rate von 65 Milliarden DES-Schlüsseln pro Sekunde. Dies ergibt eine durchschnittliche Zeit von 6,4 und eine maximale Zeit von 12,8 Tagen zur Schlüsselsuche. Auch wenn aktuelle Kryptosysteme derart lange Schlüssellängen haben, dass auch mit Copacobana eine vollständige Schlüsselsuche außerhalb des Möglichen liegt, so dient es mittels reduzierter Schlüssellänge durch [[Extrapolation]] zur kostenbezogenen Sicherheitsbestimmung aktueller Kryptosysteme. Ferner werden schwache Verschlüsselungsverfahren (z. B. [[Deutscher Reisepass#Angriffe auf die elektronischen Sicherheitsmerkmale von ePässen|ePass]]) mit Copacobana gebrochen, die wegen der begrenzten Leistungsfähigkeit [[Eingebettetes System|eingebetteter Systeme]] immer noch zum Einsatz kommen. Schließlich ist Copacobana generell einsatzfähig für alle parallelen Anwendungen, die durch einen geringen Speicher- und Kommunikationsbedarf charakterisiert sind. Unterdessen steht Copacobana in mehreren anwendungsoptimierten Versionen und Skalierungen zur Verfügung. So ist z. B. die Virtex-4 SX35 basierte Variante geeignet, um [[Elliptic Curve Cryptography]] oder die aus [[Global System for Mobile Communications|GSM]] bekannten [[A5 (Algorithmus)|Algorithmen A5]]/1 und /2 anzugreifen.

== Ableger ==
2007 gründeten die Arbeitsgruppen der Universität Bochum und Kiel den [[Ableger (Wirtschaft)|Ableger]] („spin-off“) [[SciEngines|SciEngines GmbH]], der sich mit dem Vertrieb und der Weiterentwicklung der Copacobana befasst.

== Weblinks ==
* {{Webarchiv |url=www.copacobana.org |wayback=20240620093950 |text=Offizielle Website (englisch) |format= |()= |original= }}
* [https://www.sciengines.com/ Website SciEngines GmbH] (englisch)

[[Kategorie:Kryptologisches Verfahren]]
[[Kategorie:Kryptanalytisches Gerät]]
[[Kategorie:Programmierbare Logik]]
[[Kategorie:Rechnerarchitektur]]

Copacobana - Versionsgeschichte

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