散列函数可将不同长度的消息转换成固定长度的散列值,当输入消息发生变化时,在不发生散列碰撞的情况下其散列值也会变化,因此散列函数广泛用于用户口令验证等领域。彩虹表是根据时间-空间平衡设计的散列函数破解方法,是目前对无盐散列函数最有效的攻击方式。近年来,异构并行计算技术快速发展,Intel推出了专用于高性能计算的MIC协处理器,GPU在通用计算领域也得到广泛应用。彩虹表破解包含离线计算、在线计算、链重构三个过程,这三个过程的计算是可高度并行化的,非常适合通过MIC或GPU加速计算。本文设计和实现了可在多节点多卡平台上运行的彩虹表系统,适用于大批量散列值的破解,主要包括彩虹表生成、彩虹表原始数据重整、彩虹表查找三大模块。彩虹表生成可在天河二号上运行,通过MIC协处理器加速离线计算。彩虹表查找模块运行于多节点、多GPU集群上,使用GPU加速计算。彩虹表查找模块通过GPU计算、CPU计算、网络数据传输、磁盘文件读取等多个过程的并行流水化设计,使多个过程的开销相互掩盖,充分发挥了计算平台各部件的性能。在算法方面,本文还将检查点技术应用于本系统中,降低了彩虹表假警率,使大批量散列值的破解更加高效。本文在计算节点程序的并行设计,基于实验平台硬件特征的代码优化方面做了大量工作,根据测试结果,本系统对于大批量散列值的破解无论是破解成功率还是破解速度都非常理想。