AES指令集
進階加密標準指令集現已經整合到許多處理器中。應用程式執行進階加密標準（AES）時，使用該指令集提高加密和解密的速度（以及對側信道攻擊的抵抗能力）。
x86架構
[編輯]進階加密標準指令集（或稱英特爾進階加密標準新指令，簡稱AES-NI）是一個x86指令集架構的擴充，用於Intel和AMD微處理器，由Intel在2008年3月提出。[1]該指令集的目的是改進應用程式使用進階加密標準（AES）執行加密和解密的速度。
指令
[編輯]| 指令 | 描述[2] |
|---|---|
AESENC
|
執行一輪AES加密流 |
AESENCLAST
|
執行最後一輪AES加密流 |
AESDEC
|
執行一輪AES解密流 |
AESDECLAST
|
執行最後一輪AES解密流 |
AESKEYGENASSIST
|
協助生成AES輪迴金鑰 |
AESIMC
|
協助AES逆列混合 |
PCLMULQDQ
|
無進位乘法（CLMUL）[3] |
Intel
[編輯]Intel支援AES-NI的處理器[4]：
- Intel Westmere架構處理器，具體如下：
- Intel Westmere-EP (Xeon 56XX)（也稱Gulftown至強5600系列DP伺服器型號）處理器。
- Intel Clarkdale處理器（酷睿i3、奔騰和賽揚除外）。
- Intel Arrandale處理器（賽揚、奔騰、酷睿i3、酷睿i5-4XXM除外）。
- Intel Sandy Bridge處理器。
- Intel Ivy Bridge處理器
- 僅所有i5、i7、至強和i3-2115C[9]。
- Intel Haswell處理器。（i3-4000M[10]、奔騰和賽揚除外）
- Intel Skylake（和以後）處理器。
AMD
[編輯]- AMD
- AMD Ryzen處理器。
- AMD Bulldozer處理器。[11]
- AMD Piledriver處理器。
- AMD Steamroller處理器。
- AMD Jaguar處理器。
- AMD Puma處理器。
其他架構中的硬件加速
[編輯]在最新的SPARC處理器（T4、T5、M5及之後）和最新的ARM處理器中也有非特權的處理器指令提供AES支援。2011年推出的SPARC T4處理器有用戶級指令實現AES輪迴。[12]這些指令補充了更進階別的加密命令。2011年宣佈的ARMv8-A處理器架構也有指令實現AES輪迴，這包括ARM Cortex-A53和A57，但不包括以前的v7處理器（如Cortex A5、7、8、9、11、15）。[13]2012年8月，IBM宣佈[14]即將到來的Power7+架構有望提供AES支援。這些架構中的命令不能直接與AES-NI命令相容，但可實現類似的功能。
IBM z9或更晚的主機處理器支援AES作為單操作碼（KM、KMC）AES ECB/CBC指令，使用IBM的CryptoExpress硬件。[15]這些單指令的AES版本比Intel NI更容易使用，但不能被擴充實現為基於AES輪迴函數的其他演算法，例如Whirlpool雜湊演算法。
x86 CPU的支援
[編輯]VIA x86 CPU、AMD Geode和Marvell Kirkwood（ARM，mv_cesa在Linux中）使用基於驅動程式的AES加速處理（另見Crypto API (Linux)）。下列產品支援AES硬件加速，雖然不支援AES-NI指令集：
ARM架構
[編輯]- Allwinner
- 使用「安全系統」的A10和A20。[21]
- Broadcom
- 使用「安全處理器」的BCM5801/BCM5805/BCM5820。[18]
- 高通
- Snapdragon 805（和以後）。
- 三星電子
- Exynos 3系列（和以後）。
其他架構
[編輯]- Atmel xmega [22]（並列執行的片上加速器，不是指令）
效能
[編輯]在《AES-NI 效能分析》中，Patrick Schmid和Achim Roos 指出：「...少數已使用英特爾 AES-NI 進行最佳化的應用程式表現出了傲人成績」。 [23] 一次使用Crypto++函式庫執行的效能分析顯示，相比沒有加速的Pentium 4, AES/GCM的吞吐量從大約每位元組28.0周期顯著提升至每位元組3.5周期。 [24][25]
軟件支援
[編輯]大多數現代編譯器能夠利用AES指令。
許多安全和加密軟件支援AES指令集，包括下列核心基礎設施：
- 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]從Solaris 10起。
- FreeBSD的OpenCrypto API（aesni(4) 驅動程式）[29]
- OpenSSL 1.0.1及以上[30]
- FLAM®/FLUC®（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） 5.1.08（2015-08-24發佈）及以上
- Bloombase Cryptographic Module [31]
參考
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ Intel Software Network. Intel. [2008-04-05]. （原始內容存檔於2008-04-07）.
- ^ Shay Gueron. Intel Advanced Encryption Standard (AES) Instruction Set White Paper. Intel. 2010 [2012-09-20]. （原始內容存檔於2012-10-29）.
- ^ Carry-Less Multiplication. Intel. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2016-04-25）.
- ^ Intel® Product Specification Advanced Search. [2019-03-22]. （原始內容存檔於2019-09-18）.
- ^ AnandTech - The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2015-04-24）.
- ^ Compare Intel® Products. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2016-04-25）.
- ^ AES-NI support in TrueCrypt (Sandy Bridge problem). [2016-05-14]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2011-08-13）.
- ^ 存档副本. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2016-03-22）.
- ^ 存档副本. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2017-09-04）.
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