TECHNOLOGIE

Jak z koparki Ethereum zrobić superkomputer za 2500 dolarów

Analiza

NVIDIA CMP 170HX, wprowadzona na rynek w 2021 roku jako sprzęt do kopania kryptowalut Ethereum, początkowo kosztowała około 4300 dolarów. Jej popularność jednak szybko spadła po przejściu sieci na mechanizm proof-of-stake, który uczynił kopanie Ethereum mniej opłacalnym. Pomimo tego, karta ta ukrywała w sobie potencjał, który do tej pory pozostawał niedostrzeżony dla większości użytkowników. Jej serce – układ GA100 – jest tym samym procesorem, który znajduje się w serwerowych akceleratorach NVIDIA A100, cenionych za swoją wydajność w obliczeniach naukowych i sztucznej inteligencji. Badaczka publikująca pod pseudonimem Kate odkryła lukę w sprzętowym kontrolerze bezpieczników eFuse, który zarządza 16 384 jednorazowo programowalnymi bezpiecznikami w układzie GA100. Te bezpieczniki służą do konfiguracji procesora, wyłączania wadliwych jednostek oraz różnicowania produktów. Kate wykorzystała technikę voltage fault injection (VFI), polegającą na precyzyjnym zakłócaniu zasilania podczas uruchamiania GPU za pomocą płytki z mikrokontrolerem STM32G4, kosztującej zaledwie około 8 dolarów. Dzięki temu udało się odblokować pełną konfigurację układu, zwiększając liczbę aktywnych bloków obliczeniowych SM z fabrycznych 70 do 120–126, co zbliża ją do maksymalnej możliwości układu GA100, wynoszącej 128 jednostek. Dodatkowo, badaczka odblokowała pełną pamięć HBM2e, zwiększając jej pojemność z 8 GB do 80 GB w dziewięciu z dziesięciu przebadanych kart, a w jednym przypadku nawet do 64 GB. W benchmarku OpenCL zmodyfikowana karta osiągnęła 85,858 TFLOPS w obliczeniach FP16 FMA, co przekracza wydajność seryjnego A100, wynoszącą 72,488 TFLOPS. Warto podkreślić, że odblokowanie pełnej funkcjonalności wymaga indywidualnego dostrojenia każdej karty, lutowania oraz nawet 48 godzin testów, co czyni ten proces czasochłonnym i nieprzewidywalnym pod względem stabilności. Aktualnie używane modele CMP 170HX można nabyć za około 2500–3000 dolarów, podczas gdy ceny A100 80 GB sięgają nawet 20 tysięcy dolarów. Pomimo że odblokowana karta nie jest gotowym zamiennikiem A100 dla serwerowni, jej potencjał w obliczeniach naukowych i sztucznej inteligencji jest ogromny, zwłaszcza w kontekście dostępności i kosztów. Kate poinformowała o odkryciu dział bezpieczeństwa NVIDII, jednak firma nie udzieliła dotąd publicznego komentarza.

Kontekst i Tło

Odkrycie Kate może zmienić perspektywy dla rynku akceleratorów obliczeniowych, szczególnie w obszarze sztucznej inteligencji i obliczeń naukowych. Zmodyfikowane karty CMP 170HX, kosztujące zaledwie ułamek ceny serwerowych A100, mogą stać się atrakcyjną alternatywą dla instytucji i przedsiębiorstw poszukujących wydajnego sprzętu przy ograniczonych budżetach. Jednakże, proces modyfikacji jest skomplikowany i wymaga zaawansowanej wiedzy technicznej, co może ograniczać dostępność tej technologii dla szerszego grona użytkowników. Ponadto, brak gwarancji stabilności długoterminowej odblokowanych funkcji stanowi dodatkowe ryzyko. W dłuższej perspektywie odkrycie to może również wpłynąć na strategie bezpieczeństwa producentów sprzętu, którzy będą musieli wzmocnić ochronę swoich układów przed podobnymi lukami. Warto również zauważyć, że odblokowanie pełnej funkcjonalności, w tym obsługi PCIe 4.0 i NVLink, wymaga dodatkowych modyfikacji sprzętowych i programowych, co może jeszcze bardziej zwiększyć koszty i czas potrzebny na dostosowanie karty do konkretnych zastosowań.

Komentarz Redakcji

NVIDIA, mimo że została poinformowana o lukie, do tej pory nie udzieliła publicznego komentarza. To dziwne, bo odkrycie Kate pokazuje, że nawet najbardziej zaawansowane układy mogą mieć słabe punkty, które mogą być wykorzystane do znacznego zwiększenia ich wydajności. Czy producent zignoruje ten problem, czy też szybko zareaguje i zabezpieczy swoje produkty? Czas pokaże, ale jedno jest pewne – ten przypadek powinien być przestrogą dla wszystkich, którzy uważają, że bezpieczeństwo sprzętu jest kwestią wyłącznie oprogramowania.