Part I: 並行処理の基礎

概要

本章では、逐次処理の基本概念を理解し、なぜ並行処理が必要になるのかを学びます。パスワードクラッカーの例を通じて、逐次処理の限界を体験します。

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逐次処理の例: パスワードクラッカー

SHA-256 ハッシュの計算

public static string GetCryptoHash(string password)
{
    var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(password);
    var hash = SHA256.HashData(bytes);
    return Convert.ToHexString(hash).ToLowerInvariant();
}

パスワード候補の生成

public static List<string> GetCombinations(int length, int minNumber, int maxNumber)
{
    var combinations = new List<string>();
    var format = new string('0', length);

    for (var i = minNumber; i <= maxNumber; i++)
    {
        combinations.Add(i.ToString(format));
    }

    return combinations;
}

ブルートフォース探索

public static string? CrackPassword(string cryptoHash, int length)
{
    int maxNumber = (int)Math.Pow(10, length) - 1;
    var combinations = GetCombinations(length, 0, maxNumber);

    foreach (var combination in combinations)
    {
        if (CheckPassword(cryptoHash, combination))
        {
            return combination;
        }
    }

    return null;
}

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逐次処理の特徴

特徴	説明
予測可能性	実行順序が明確
デバッグ容易	問題の特定が簡単
リソース効率	オーバーヘッドなし

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逐次処理の限界

• CPU バウンドタスクでは 1 コアしか使用できない
• I/O 待機中に CPU がアイドル状態になる
• 大規模データ処理に時間がかかる

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次のステップ

Part II では、スレッドを使った並列処理を学び、パスワードクラッカーを高速化します。

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参考資料

• System.Security.Cryptography