AES指令集
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高级加密标准指令集现已经集成到许多处理器中。应用程序执行高级加密标准(AES)时,使用该指令集提高加密和解密的速度(以及对侧信道攻击的抵抗能力)。
x86架构
[编辑]高级加密标准指令集(或称英特尔高级加密标准新指令,简称AES-NI)是一个x86指令集架构的扩展,用于Intel和AMD微处理器,由Intel在2008年3月提出。[1]该指令集的目的是改进应用程序使用高级加密标准(AES)执行加密和解密的速度。
指令
[编辑]指令 | 描述[2] |
---|---|
AESENC
|
执行一轮AES加密流 |
AESENCLAST
|
执行最后一轮AES加密流 |
AESDEC
|
执行一轮AES解密流 |
AESDECLAST
|
执行最后一轮AES解密流 |
AESKEYGENASSIST
|
协助生成AES轮回密钥 |
AESIMC
|
协助AES逆列混合 |
PCLMULQDQ
|
无进位乘法(CLMUL)[3] |
Intel
[编辑]Intel支持AES-NI的处理器[4]:
- Intel Westmere架构处理器,具体如下:
- Intel Westmere-EP (Xeon 56XX)(也称Gulftown至强5600系列DP服务器型号)处理器。
- Intel Clarkdale处理器(酷睿i3、奔腾和赛扬除外)。
- Intel Arrandale处理器(赛扬、奔腾、酷睿i3、酷睿i5-4XXM除外)。
- Intel Sandy Bridge处理器。
- Intel Ivy Bridge处理器
- 仅所有i5、i7、至强和i3-2115C[9]。
- Intel Haswell处理器。(i3-4000M[10]、奔腾和赛扬除外)
- Intel Skylake(和以后)处理器。
AMD
[编辑]- AMD
- AMD Ryzen处理器。
- AMD Bulldozer处理器。[11]
- AMD Piledriver处理器。
- AMD Steamroller处理器。
- AMD Jaguar处理器。
- AMD Puma处理器。
其他架构中的硬件加速
[编辑]在最新的SPARC处理器(T4、T5、M5及之后)和最新的ARM处理器中也有非特权的处理器指令提供AES支持。2011年推出的SPARC T4处理器有用户级指令实现AES轮回。[12]这些指令补充了更高级别的加密命令。2011年宣布的ARMv8-A处理器架构也有指令实现AES轮回,这包括ARM Cortex-A53和A57,但不包括以前的v7处理器(如Cortex A5、7、8、9、11、15)。[13]2012年8月,IBM宣布[14]即将到来的Power7+架构有望提供AES支持。这些架构中的命令不能直接与AES-NI命令兼容,但可实现类似的功能。
IBM z9或更晚的主机处理器支持AES作为单操作码(KM、KMC)AES ECB/CBC指令,使用IBM的CryptoExpress硬件。[15]这些单指令的AES版本比Intel NI更容易使用,但不能被扩展实现为基于AES轮回函数的其他算法,例如Whirlpool散列算法。
x86 CPU的支持
[编辑]VIA x86 CPU、AMD Geode和Marvell Kirkwood(ARM,mv_cesa在Linux中)使用基于驱动程序的AES加速处理(另见Crypto API (Linux))。下列产品支持AES硬件加速,虽然不支持AES-NI指令集:
ARM架构
[编辑]- Allwinner
- 使用“安全系统”的A10和A20。[21]
- Broadcom
- 使用“安全处理器”的BCM5801/BCM5805/BCM5820。[18]
- 高通
- Snapdragon 805(和以后)。
- 三星电子
- Exynos 3系列(和以后)。
其他架构
[编辑]- Atmel xmega [22](并行执行的片上加速器,不是指令)
性能
[编辑]在《AES-NI 性能分析》中,Patrick Schmid和Achim Roos 指出:“...少数已使用英特尔 AES-NI 进行优化的应用程序表现出了傲人成绩”。 [23] 一次使用Crypto++函数库执行的性能分析显示,相比没有加速的Pentium 4, AES/GCM的吞吐量从大约每字节28.0周期显著提升至每字节3.5周期。 [24][25]
软件支持
[编辑]大多数现代编译器能够利用AES指令。
许多安全和加密软件支持AES指令集,包括下列核心基础设施:
- Cryptography API: Next Generation (CNG)(Windows)[26]
- Linux的Crypto API
- Java 7 HotSpot
- Network Security Services(NSS)3.13及更高版本 [27](被Firefox和Google Chrome使用)
- Solaris Cryptographic Framework[28]从Solaris 10起。
- FreeBSD的OpenCrypto API(aesni(4) 驱动程序)[29]
- OpenSSL 1.0.1及以上[30]
- FLAM®/FLUC®(页面存档备份,存于互联网档案馆) 5.1.08(2015-08-24发布)及以上
- Bloombase Cryptographic Module [31]
参考
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ Intel Software Network. Intel. [2008-04-05]. (原始内容存档于2008-04-07).
- ^ Shay Gueron. Intel Advanced Encryption Standard (AES) Instruction Set White Paper. Intel. 2010 [2012-09-20]. (原始内容存档于2012-10-29).
- ^ Carry-Less Multiplication. Intel. [2016-05-14]. (原始内容存档于2016-04-25).
- ^ Intel® Product Specification Advanced Search. [2019-03-22]. (原始内容存档于2019-09-18).
- ^ AnandTech - The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested. [2016-05-14]. (原始内容存档于2015-04-24).
- ^ Compare Intel® Products. [2016-05-14]. (原始内容存档于2016-04-25).
- ^ AES-NI support in TrueCrypt (Sandy Bridge problem). [2016-05-14]. (原始内容存档于2014-08-08).
- ^ Some products can support AES New Instructions with a Processor Configuration update, in particular, i7-2630QM/i7-2635QM, i7-2670QM/i7-2675QM, i5-2430M/i5-2435M, i5-2410M/i5-2415M. Please contact OEM for the BIOS that includes the latest Processor configuration update.. [2016-05-14]. (原始内容存档于2011-08-13).
- ^ 存档副本. [2016-05-14]. (原始内容存档于2016-03-22).
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- ^ Following Instructions. AMD. November 22, 2010 [2011-01-04]. (原始内容存档于2010-11-26).
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- ^ Richard Grisenthwaite. ARMv8-A Technology Preview (PDF). ARM. 2011 [2012-09-20]. (原始内容 (PDF)存档于2018-06-10).
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- ^ System Administration Guide: Security Services, Chapter 13 Solaris Cryptographic Framework (Overview). Oracle. September 2010 [2012-11-27]. (原始内容存档于2012-02-07).
- ^ FreeBSD 8.2 Release Notes. FreeBSD.org. 2011-02-24 [2011-12-18]. (原始内容存档于2011-04-12).
- ^ OpenSSL: CVS Web Interface. [2020-12-07]. (原始内容存档于2012-07-07).
- ^ Bloombase StoreSafe Intelligent Storage Firewall. [2023-11-14]. (原始内容存档于2024-05-03).
外部链接
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