كيف فكّ مطوّر شيفرة شريحة ASIC في تحدّي Jane Street خلال شهر

تُعرف تحديات Jane Street العامة بأنها تجرّ المهندسين إلى طرق طويلة. أحدها، وهو تحدٍّ عتادي بعنوان "Can you reverse engineer an ASIC?"، شغل المطوّر كريس، الذي يدوّن باسم Jestoph، نحو شهر؛ وفي 4 سبتمبر نشر سرداً مفصلاً لكيفية حلّه.

ما الذي طلبه التحدي

المهمة هي أخذ ملف GDS — وهو وصف لتخطيط شريحة سيليكون — والعمل بالاتجاه المعاكس لمعرفة ما تفعله الدارة. وASIC، أي الدارة المتكاملة ذات التطبيق المحدّد، شريحة مصمّمة لمهمة واحدة ضيقة لا للحوسبة العامة. وتألّف التحدي من مرحلتين: تمرين تسخيني قُدّم فيه تصميم الشريحة الفعلي، واللغز الرئيسي الذي وصل، بحسب كاتبه، مصحوباً بـ"مصافحة قوية وتمنيات بالتوفيق".

من التخطيط الخام إلى محاكاة تعمل

كان أول دليل ملف VCD مرفقاً باللغز. وقد أنتجت قراءته ببرنامج صغير بلغة C رسالة "TRY AGAIN"، أي أن الدارة تنقل نصاً. ثم استخدم مكتبة gdstk بلغة بايثون لفتح ملفات التخطيط، لكنه كتب لاحقاً محاكي دارات خاصاً به ومحلّلاً للغة وصف العتاد وبيئة اختبار — وهي انحرافات يصفها اليوم بأنها وقت ضائع في معظمه. احتوى التمرين التسخيني على 27 عنصراً، بينما ضمّ اللغز الحقيقي نحو 10,000 مكوّن من 81 نوعاً (مقابل نحو 20 نوعاً في التسخيني)، وبقيت بعد التصفية نحو 1000 مسار سلكي و17,000 مضلّع.

خلل في اللغز نفسه

كشفت المحاكاة سلكاً غير مُقاد متصلاً بمدخلين فقط، وبجانبه طرف ليس مدخلاً ولا مخرجاً. فأبلغ Jane Street بالأمر وحصل في اليوم التالي على تأكيد أنه كان محقاً، مع أن هذا الخلل لا يؤثر في نتيجة التحدي. ويعدّ هذا التقرير أحد أحب إنجازاته التقنية إليه.

الحل بالاتجاه المعاكس عبر حلّال قيود

مع مدخل من 120 بت ودون طريقة واقعية لمسحه كاملاً، شغّل التصميم بالاتجاه المعاكس زمنياً، معبّراً عن الإشارات المرغوبة كقيود يقدّمها إلى الحلّال z3. كان يلزم أن تكون نحو 24 سلكاً في الحالة المرتفعة في اللحظة نفسها، فحصل على 22 منها منفردةً، وحُلّت البقية عندما لاحظ أن معظم مداخل العناصر تحتاج نبضتين فقط عند مضاعفات العدد 11. وقد أعادت المحاكاة الكاملة المخرَج الفائز: "(* TWO STARS *)". كما تجيب الدارة بـ"EMPTY SKY" على مدخل من الأصفار وبـ"BIG BANG" على مدخل من الآحاد. ويشير الكاتب إلى أن Jane Street لمّحت إلى تحدٍّ جديد في الأشهر المقبلة.